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2018 年度 実績報告書

フェニルボロン酸を架橋剤として用いるmRNA内包高分子ミセルの開発とその治療応用

研究課題

研究課題/領域番号 18J14336
研究機関東京大学

研究代表者

吉永 直人  東京大学, 大学院工学系研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2020-03-31
キーワードmRNA / 合成高分子 / フェニルボロン酸 / 核酸医薬 / 核酸デリバリーシステム
研究実績の概要

ポリエチレングリコールとポリカチオンからなるブロック共重合体のポリカチオン側鎖にフェニルボロン酸を導入した合成高分子とメッセンジャーRNA(mRNA)から高分子ミセルを調製した。mRNA内包高分子ミセルを安定化するため、末端にポリオール分子をもち、mRNAに相補的なRNAオリゴマーをmRNAにハイブリダイズすることで、mRNAにポリオール分子を導入した。このmRNA上のポリオール分子とブロック共重合体上のフェニルボロン酸がエステル架橋を形成することで、高分子ミセルを安定化することに成功した。ブロック共重合体へのフェニルボロン酸導入率およびポリオール分子修飾RNAオリゴマー数を最適化することで高い安定性と細胞内ATP濃度特異的な応答性を達成した。また、共焦点顕微鏡観察を通じて、高分子ミセルの細胞内動態を確認したところ、本研究の高分子ミセルは優れたエンドソーム脱出能を有していることが確認された。さらに、安定化された本研究の高分子ミセルは培養細胞に対して有意に高いタンパク質発現効率を示し、経気道肺投与を通じたマウスに対するmRNA導入においても高いタンパク質発現効率を示した。
また、これまで数多くの研究において、架橋構造はブロック共重合体間に導入されていたが、mRNAとブロック共重合体間で架橋形成させた本研究の高分子ミセルは、従来法のブロック共重合体間架橋高分子ミセルよりも高い安定性を示すことが確認された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

採用前検討においては、当初の予想に反した結果が得られたため実験計画から若干の遅れが生じた。しかし、そこで得られた結果を分子設計にフィードバックし、再設計したことで、スムーズに機能評価・細胞実験・動物実験を行うことができ、当初の実験計画に沿って順調に進展している。そのため、おおむね順調に進展していると判断する。

今後の研究の推進方策

変更点は無く、今年度の結果をもとに、マウスの体内でのmRNA内包ミセルのさらなる体内動態制御を行い、生体内において実際に核酸治療を行う。具体的には、ミエリン由来ペプチドを用いて中枢神経系の炎症疾患である多発性硬化症モデルマウスを作製し、抗炎症因子をコードしたmRNA内包高分子ミセルを投与し、脳、脊髄組織での炎症反応を観察するほか、歩行解析による運動機能評価を行う。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件)

  • [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 transfection2019

    • 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
  • [学会発表] 少数のコレステロール基修飾RNAオリゴマーにより誘起されるmRNA内包高分子ミセルの構造安定化およびマウス肺局所投与への応用2018

    • 著者名/発表者名
      吉永直人
    • 学会等名
      第34回日本DDS学会学術集会
  • [学会発表] コレステロール基修飾短鎖RNAオリゴマーを用いたmRNA内包高分子ミセルの安定化2018

    • 著者名/発表者名
      吉永直人
    • 学会等名
      第67回高分子学会年次大会
  • [学会発表] Design of polyplex micelles with phenylboronate ester cross-linking in the core exerting promoted gene transfection through responsivity to intracellular pH and ATP concentration2018

    • 著者名/発表者名
      Naoto Yoshinaga
    • 学会等名
      The 256th ACS National Meeting
    • 国際学会

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公開日: 2021-12-27  

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