• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2018 年度 実施状況報告書

3次元培養幹細胞由来の細胞外小胞体を用いた疾患治療因子の探索

研究課題

研究課題/領域番号 17K20086
研究機関東京大学

研究代表者

内田 智士  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任助教 (20710726)

研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2020-03-31
キーワード細胞外小胞 / スフェロイド / 3次元培養 / 間葉系幹細胞 / 骨再生治療
研究実績の概要

間葉系幹細胞(MSC)は、様々な細胞に分化できることのほか、抗炎症作用、創傷治癒作用といった様々な機能を持ち、その移植による再生医療の実現が期待されている。一方で、細胞移植治療は経済的に高価であるため、その応用はある程度限られてしまう。そこで、MSC移植の治療メカニズムを解析することで、細胞移植と同様の効果を、核酸医薬等他の方法で代用できないかと考えた。本研究では、MSCをスフェロイド化することで治療効果が向上することに着目し、特にMSCスフェロイドが分泌する細胞外小胞に着目した解析を進めている。
本年度、MSCスフェロイドが従来の単層培養MSCよりラット骨再生において高い治療効果を示すこと、さらにその治療メカニズムにおいてMSCが分泌する治療因子が大きく関わっていることを示す論文を報告した。本研究の基盤をなす重要な成果である。
また、細胞外小胞が内包するmiRNAに関して、miRNAアレイをはじめとした解析を進めたところ、スフェロイドMSCが分泌する細胞外小胞には、単層培養MSCには観られないmiRNAが発現しており、さらにそのいくつかがこれまでほとんど報告されていないものであることを見出した。今後、このmiRNAを生体へ送達することで治療への応用が期待されるが、そのための送達システム開発においても優れた成果が得られている。
以上のような細胞外小胞に関する研究を進める上で、そこに含まれる因子の解析だけでなく、その体内動態の解析も重要である。上述の研究と並行して、蛍光標識による細胞外小胞の体内動態解析に関する検討も進めており、従来の解析手法の問題点を見出し、それを克服する方法論の開発にも成功した。
このように、細胞外小胞に関して、様々な角度からの研究を進めることに成功した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

MSCスフェロイドと単層培養MSCが分泌する細胞外小胞に関して、miRNAアレイ等の解析を進めた。結果的に、MSCスフェロイド由来細胞外小胞が治療効果を示すメカニズムに関して、これまでに報告のないmiRNAを見出すなど優れた知見を得ることができた。さらに、MSCスフェロイドと単層培養MSCを用いた骨再生治療に関する論文を報告した。以上のように、本研究計画に関して十分な進捗を認めている。これらの成果に加え、細胞外小胞の体内動態の解析法の開発に成功するといった、計画にはない優れた成果が得られており、その成果は今後の本研究の進捗において非常に重要である。このように、当初の計画を超えた進捗が得られている。

今後の研究の推進方策

上述のように、これまで報告されていないような新規miRNAを、優れた治療因子の候補として見出した。そこで、その因子の機能解析をin vitroおよびin vivoで行う。さらに、そのような因子を生体に安全かつ効率的に送達するための輸送担体の開発も引き続き行う。具体的には、生体適合性ポリマー、ポリエチレングリコール(PEG)で覆われたRNA内包高分子ミセルの開発に取り組む。高分子ミセルは、安全性が高いほか、様々な組織へRNAを送達することができるといった優れた機能を持つ。以上の研究により、細胞移植と同様の効果を、核酸医薬等他の方法で代用するという本研究の目標の達成が期待される。さらに、スフェロイドの調製方法とそこから分泌される細胞外小胞の機能の相関に関する検討、細胞外小胞を用いた治療戦略の構築といった本研究から派生したテーマも並行して行うことで、多面的な成果を得る。

次年度使用額が生じた理由

本年度は、当研究で必要なエクソソームの機能に関する基礎的な解析を中心的に行い、次年度ではその解析結果を治療へと応用するための研究を計画している。前者に比べて、後者で多くの費用を要するため、本年度分の予算を次年度に使用することとした。それに加え、次年度は本研究の成果発表に関連した支出も予定している。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Treatment of intervertebral disk disease by administration of messenger RNA encoding a cartilage-anabolic transcription factor.2019

    • 著者名/発表者名
      C. -Y. Lin, S. T. Crowley, S. Uchida, Y. Komaki, K. Kataoka, K. Itaka
    • 雑誌名

      Mol. Ther. Nucleic Acids

      巻: 16 ページ: 162-171

    • DOI

      10.1016/j.omtn.2019.02.012

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Design concepts of polyplex micelles for in vivo therapeutic delivery of plasmid DNA and messenger RNA.2019

    • 著者名/発表者名
      S. Uchida, K. Kataoka
    • 雑誌名

      J. Biomed. Mater. Res. A

      巻: 107 ページ: 978-990

    • DOI

      10.1002/jbm.a.36614

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Precise tuning of disulfide crosslinking in mRNA polyplex micelles for optimizing extracellular and intracellular nuclease tolerability.2019

    • 著者名/発表者名
      A. Dirisala, S. Uchida, T. A. Tockary, N. Yoshinaga, J. Li, S. Osawa, L. Gorantla, S. Fukushima, K. Osada, K. Kataoka
    • 雑誌名

      J. Drug Target.

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1080/1061186X.2018.1550646

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Tunable non-enzymatic degradability of N-substituted polyaspartamide main chain by amine protonation and alkyl spacer length in side chains for enhanced messenger RNA transfection efficiency.2019

    • 著者名/発表者名
      M. Naito, Y. Otsu, R. Kamegawa, K. Hayashi, S. Uchida, H. -J. Kim, K. Miyata
    • 雑誌名

      Sci. Technol. Adv. Mater.

      巻: 20 ページ: 105-115

    • DOI

      10.1080/14686996.2019.1569818

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Induced packaging of mRNA into polyplex micelles by regulated hybridization with a small number of cholesteryl RNA oligonucleotides directed enhanced in vivo transfection.2019

    • 著者名/発表者名
      N. Yoshinaga, S. Uchida, M. Naito, K. Osada, H. Cabral, K. Kataoka
    • 雑誌名

      Biomaterials

      巻: 197 ページ: 255-267

    • DOI

      10.1016/j.biomaterials.2019.01.023

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Prolonged engraftment of transplanted hepatocytes in the liver by transient pro-survival factor supplementation using ex vivo mRNA transfection.2018

    • 著者名/発表者名
      A. Matsui, S. Uchida, A. Hayashi, K. Kataoka, K. Itaka
    • 雑誌名

      J. Control. Release

      巻: 285 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1016/j.jconrel.2018.06.033

  • [雑誌論文] Treatment of bone defects by transplantation of genetically modified mesenchymal stem cell spheroids.2018

    • 著者名/発表者名
      K. Yanagihara, S. Uchida, S. Oba, K. Kataoka, K. Itaka
    • 雑誌名

      Mol. Ther. Methods Clin. Dev.

      巻: 9 ページ: 358-366

    • DOI

      10.1016/j.omtm.2018.04.006

  • [学会発表] 標題 コレステロール修飾相補鎖RNAを用いたmRNA搭載高分子ミセル安定化2018

    • 著者名/発表者名
      内田 智士、吉永 直人、長田 健介、位髙 啓史、Horacio Cabral、片岡 一則
    • 学会等名
      第40回日本バイオマテリアル学会大会
  • [学会発表] 免疫賦活化アジュバント機能一体型 2本鎖mRNAワクチン2018

    • 著者名/発表者名
      内田 智士、位髙 啓史、片岡 一則
    • 学会等名
      日本核酸医薬学会第4回年会
  • [学会発表] 高分子ミセルを用いた メッセンジャー(m)RNA医薬の送達と 疾患治療への展開2018

    • 著者名/発表者名
      内田 智士
    • 学会等名
      第34回日本DDS学会学術集会
  • [学会発表] Therapeutic application of mRNA delivery using polyplex micelles2018

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Uchida, Keiji Itaka, Kazunori Kataoka
    • 学会等名
      Finland-Japan Workshop: The next generation medical engineering in biomaterials
    • 国際学会
  • [学会発表] Incorporation of Immunostimulatory Property to Messenger RNA Molecule by Hybridizing RNA to Poly A Sequence for Effective Vaccination2018

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Uchida, Keiji Itaka, Kazunori Kataoka
    • 学会等名
      21st annual meeting ASGCT
    • 国際学会

URL: 

公開日: 2019-12-27  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi