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2019 年度 実施状況報告書

遺伝子と薬物を搭載した脂質・炭酸カルシウムハイブリッドナノ粒子の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K12081
研究機関長崎大学

研究代表者

麓 伸太郎  長崎大学, 医歯薬学総合研究科(薬学系), 准教授 (70380988)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
キーワード遺伝子・核酸工学材料 / 遺伝子導入法 / 遺伝子導入機構 / 組織中空間分布 / ナノ粒子
研究実績の概要

本研究では、新規遺伝子導入ベクターとしてプラスミドDNA搭載脂質・炭酸カルシウムハイブリッドナノ粒子を設計している。この粒子は、エンドソーム酸性下炭酸カルシウムが崩壊し、効率的にプラスミドDNAを細胞質に放出するようにデザインされている。これまでに、プラスミドDNAをエタノール相に分散する技術を開発したところ、エタノール相に塩化カルシウムと脂質、プラスミドDNAを分散し、水相にPEG修飾脂質と炭酸ナトリウムを溶解した後、これら2液を混合することで、ワンステップの操作によりナノ粒子を得ることに成功し、ヒト肝癌細胞株HepG2において市販の遺伝子導入試薬であるLipofectamine3000(LFN3000)と同等の高い導入効率を示すことが明らかになっている。このような複雑なナノ粒子を簡便に再現良く調製できるようになったが、粒子径が200 nm程度と大きく、標的である癌への送達効率に問題があることが想定された。そこで2019年度は、ナノ粒子の調製条件の最適化を行った。塩化カルシウムと炭酸ナトリウムを入れる相を逆にして、脂質濃度を濃くしたところ、直径100 nm程度の小さなナノ粒子を得ることができた。遺伝子導入効率は脂質組成に依存し、コレステロール含量が高い方が高い遺伝子導入効率が得られた。ガラクトース修飾コレステロールを用いたところ、さらに遺伝子導入効率が高まった。2020年度は、コロナウイルスの影響が想定されるが、可能であれば動物実験を行っていきたい。
ナノ粒子の評価系として組織透明化試薬を用いた組織中空間分布評価系Seebestを開発している。Seebestによって、直径200 nmと60 nmのリポソームの肝臓中空間分布の違いを評価することが可能で、粒子径が小さければ肝実質に到達することが可視化できた。このSeebestを活用して、ナノ粒子の評価を行っていきたい。

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

動物実験を行うにあたり、ナノ粒子の粒子径が大きいという問題があったが、調製条件最適化により、十分小さなナノ粒子を得ることができた。また、リポソームをモデルとして、粒子径により組織中空間分布が異なることも明らかにできるようになった。最終年度までに動物実験による遺伝子導入効率の評価、空間分布評価を終える目途が立ったものと考える。

今後の研究の推進方策

2020年度においては、コロナウイルスの影響はあるものの、in vivoにおける遺伝子導入効率および組織中空間分布評価を行いたい。少なくとも最終年度終了時には、動物実験を終える予定である。

次年度使用額が生じた理由

効率的に消耗品を使用したため、次年度使用額が生じた。
次年度使用額について、今年度、動物実験を行うにあたり必要なマウス、プラスミドDNA精製キットなどの購入に充てる予定である。
引き続き、効率的な使用に努めたい。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Monitoring method for transgene expression in target tissue by blood sampling2019

    • 著者名/発表者名
      Eriko Kinoshita, Shintaro Fumoto, Yuta Hori, Naoki Yoshikawa, Hirotaka Miyamoto, Hitoshi Sasaki, Junzo Nakamura, Takashi Tanaka, Koyo Nishida
    • 雑誌名

      Biotechnology Reports

      巻: 24 ページ: e00401

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.btre.2019.e00401

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] リポプレックスの肺における遺伝子発現と拡散係数の関係性2020

    • 著者名/発表者名
      麓 伸太郎、佐伯 結衣、平井 真智子、Peng Jian Qing、胡 蝶、宮元 敬天、西田 孝洋
    • 学会等名
      日本薬学会第140年会(京都)
  • [学会発表] Development of Seebest Max for multicolor deep imaging of tissues2019

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Okami, Shintaro, Fumoto, Eriko Kinoshita, Hirotaka Miyamoto, Shigeru Kawakami, Koyo Nishida
    • 学会等名
      19th Symposium for Gene・Design and Delivery (Chiba)
    • 国際学会
  • [学会発表] 多色深部観察に最適な組織透明化試薬Seebest Maxの開発2019

    • 著者名/発表者名
      麓伸太郎, 木下瑛莉子, 岡見和哉, 下川正二朗, 宮元敬天, 川上茂, 西田孝洋
    • 学会等名
      日本薬剤学会第34年会(富山)
  • [学会発表] 組織透明化試薬Seebest MaxによるDDSキャリアの組織中空間分布可視化2019

    • 著者名/発表者名
      麓 伸太郎、木下 瑛莉子、岡見 和哉、下川 正二朗、宮元 敬天、川上 茂、西田 孝洋
    • 学会等名
      第35回日本DDS学会学術集会(横浜)
  • [学会発表] Multicolor deep imaging based on tissue optical clearing for DDS evaluation2019

    • 著者名/発表者名
      Shintaro Fumoto, Shigeru Kawakami and Koyo Nishida
    • 学会等名
      3rd Workshop for Japan-Korea Young Scientists on Pharmaceutics(浦安)(依頼講演 )
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 界面活性剤非含有の組織透明化試薬による薬物キャリアの組織中空間分布評価2019

    • 著者名/発表者名
      木下瑛莉子, 麓伸太郎, 下川正二朗, 岡見和哉, 宮元敬天, 川上茂, 西田孝洋
    • 学会等名
      医療薬学フォーラム2019/第27回クリニカルファーマシーシンポジウム(広島)
  • [学会発表] 脂質膜保持可能な多色深部観察用組織透明化試薬の開発2019

    • 著者名/発表者名
      木下 瑛莉子、麓 伸太郎、下川 正二朗、岡見 和哉、宮元 敬天、西田 孝洋
    • 学会等名
      第36回日本薬学会九州支部大会(長崎)
  • [学会発表] アルコール注入法を基盤とした脂質・炭酸カルシウムナノ粒子の調製法2019

    • 著者名/発表者名
      加藤 陸、麓 伸太郎、Peng Jian Qing、菅 忠明、宮元 敬天、川上 茂、西田 孝洋
    • 学会等名
      第36回日本薬学会九州支部大会(長崎)
  • [備考] 薬剤学分野HP

    • URL

      http://www.ph.nagasaki-u.ac.jp/lab/dds/index.html

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公開日: 2021-01-27  

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