生体内微小pH変化によるナノ構造転移する無侵襲遺伝子治療用キャリアーの創製

2005 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17700400
• 研究機関: 首都大学東京
• 研究代表者: 朝山 章一郎 首都大学東京, 都市環境学部, 研究員(助手) (90315755)
• キーワード: pH応答性 / 遺伝子キャリアー / 生体高分子 / ポリ(L-ヒスチジン) / DNA三元複合体 / バイオコンジュゲート / リガンド解離 / ナノ構造転移

研究概要

主要薬物送達システム的アプローチにより、臨床応用可能な絶対安全性無侵襲遺伝子治療を目指し、細胞内への遺伝子取込過程における局所pH変化に焦点を合わせた、pHに応答してナノ構造を転移させる新規非ウイルス性遺伝子キャリアーの創製を目指した。
初年度の本年は新規pH応答性生体高分子の合成を行い、得られた生体高分子と遺伝子との複合体形成機能評価を行なった。とりわけ、新規pH応答性生体高分子アミノ化ポリヒスチジン(PLH-NH_2)とラクトース化ポリリジン(PLL-Lac)とDNAとの三元複合体化を試みた。
PLH-NH_2とラクトース化ポリリジン(PLL-Lac)をDNAと種々の比率で混合し、異なるpH条件下においてアガロースゲル電気泳動を行った。この時、PLL-LacにFITCラベルを施し、pH応答的なPLL-Lacの解離現象を検討した。
電荷比([amino]/[phosphate])が共に5のDNA/PLH-NH_2/PLL-Lac混合系は、pH7.5におけるDNA由来の非泳動バンドがpH6.0において消失した。PLH-NH_2のpH応答的物性がDNA複合体の集合構造を変化させたと考えられる。エチジウムブロマイド非存在下で同様の実験を行うと、pH7.5においてFITCラベル化PLL-Lacは泳動されなかったのに対し、pH6.0においては負極方向への泳動が確認された。これらの結果は、pHの低下に伴いDNA/PLH-NH_2/PLL-Lac三元複合体からPLL-Lacが解離し、DNA/PLH-NH_2二元複合体が生じたことを示唆するものである。
標的部位到達後に機能する必要のないリガンド分子(PLL-Lac)を解離させ、pH応答性高分子(PLH-NH_2)のpH応答的物性変化を最大限発揮させ得る新しいDNA複合体の設計概念になると考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] pH-Dependent Dissociation of Carbohydrate Ligand Polycations from DNA Ternary Complexes (2006)
  • 著者名/発表者名: Shoichiro Asayama et al.
  • 雑誌名: Chemistry Letters Vol.35 ページ: 100-101
• [雑誌論文] Poly(L-histidine) with Several Aminoethyl Groups for a New pH-Sensitive DNA Carrier (2005)
  • 著者名/発表者名: Shoichiro Asayama et al.
  • 雑誌名: Polymers for Advanced Technologies Vol.16 ページ: 567-570
• [雑誌論文] 新規抗酸化剤としてのミトコンドリアターゲティングシークエンスを有するMnポルフィリンの設計 (2005)
  • 著者名/発表者名: 朝山 章一郎, 他
  • 雑誌名: Drug Delivery System Vol.20 ページ: 311
• [雑誌論文] Gene Expression Mechanism of the Polyion Complex between Aminated Poly(L-histidine) and DNA (2005)
  • 著者名/発表者名: Takashi Sekine, Shoichiro Asayama et al.
  • 雑誌名: Polymer Preprints, Japan Vol.54 ページ: 2149
• [雑誌論文] Design of Carboxymethyl Poly(L-histidine) for New pH-Sensitive Drug Carrier (2005)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Kato, Shoichiro Asayama et al.
  • 雑誌名: Polymer Preprints, Japan Vol.54 ページ: 2150
• [雑誌論文] pH-Dependent Dissociation of Carbohydorate Ligands from Ternary Complexes of DNA, Aminated Poly(L-histidine), and Lactosylated Poly(L-lysine) (2005)
  • 著者名/発表者名: Takashi Sekine, Shoichiro Asayama et al.
  • 雑誌名: Polymer Preprints, Japan Vol.54 ページ: 5173-5174