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本研究の目的は、機能性核酸等の高分子物質の微弱電流処理による細胞質送達の分子メカニズムの解明である。これまでの我々の研究により微弱電流処理によって細胞が高分子物質を取り込み、細胞質にまで送達されることが明らかとなっているが、詳細な分子メカニズムは不明である。そこで本研究では、微弱電流によって誘導される細胞シグナル関連タンパク質を明らかにするために、Ca2+等のカチオンチャネルに着目し、微弱電流による発現変動を定量評価するとともに、細胞内Ca2+量の変動、および下流のシグナル伝達分子の解明を目指している。これまでに、微弱電流処理による組織細胞間隙の開裂を見出しており、細胞レベルの情報と合わせ、機能性核酸を用いた疾患治療についても検討する計画である。すなわち、肝臓や腎臓などに微弱電流処理を施すことでsiRNA等を組織内送達し、in vivoでの遺伝子発現制御、さらにはモデル疾患への治療効果を検討する計画である。
令和元年度は、当初予定通り、微弱電流により誘導されるエンドソーム膜の性質を検討した。阻害剤の検討と電子顕微鏡観察から、チューブ状エンドソームの形成が示唆され、微弱電流によりCLIC/GEECエンドサイトーシスが誘起される可能性が示唆された。関連タンパク質のknockdownを行ったが、微弱電流による物質取込みに影響は見られず、CLIC/GEECとは異なるエンドサイトーシスの可能性が示唆された。また、エンドソームからの物質漏出について検討し、エンドソームで増加したセラミドが孔を形成することでエンドソーム内の高分子が細胞質に漏出する可能性を見出した。また、in vivoにおけるsiRNAの肝臓内送達を行い、四塩化炭素処理したマウスの線維化肝臓に抗HSP47siRNAを送達することで、有意なHSP47mRNA量の抑制に成功した。
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