ナノ粒子内を反応の場とする有機反応を利用したナノ空間分解性mRNAベクターの開発

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18K18377
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 田中 浩揮 千葉大学, 大学院薬学研究院, 助教 (60801743)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: mRNA送達 / 炎症性疾患 / ドラッグデリバリーシステム

研究実績の概要

本研究では、ナノ粒子内で特異的に誘起される分解反応を新原理として提唱し、ナノ粒子に対して細胞内環境応答的な崩壊性を付与することで、核酸を細胞内へ送達する技術の開発を進めてきた。搭載する核酸としては、DNAと比較して非分裂細胞にもタンパク質を導入出来、変異原性などのリスクを持たないmRNAに着目した。世界最高水準の効率と安全性を兼ね備えたmRNAベクターの開発を目指した。R2年度の計画は『炎症性疾患への適用』であった。昨年度までに開発した、粒子内ナノ空間という高度に濃縮的な環境でのみ特異的に切断されるリンカー構造（フェニルエステル）を利用した新規化合物ssPalmO-Phenyl-P4C2（SS-OP）に関して、生体直接投与型遺伝子編集への応用やラットでの毒性といったデータを拡充し、学術論文として発表した。また、炎症性疾患の治療においては、潰瘍性大腸炎のモデルであるDSS腸炎に対して治療効果を行った。これを実施するため、任意の化学修飾mRNAをインビトロで合成するための方法論を導入し、実際に全身投与時における炎症性サイトカインの産生を抑えたmRNAの作成が完了した。当初は細胞傷害性の原因となるT細胞の働きを阻害するためにPD-L1をmRNAとして導入したが、治療効果は得られなかった。次いで、大腸炎に関わる因子を複数導入した。その結果、免疫抑制作用を持つIL-10の導入した際、大腸炎の抑制効果が見られた。また、大腸機能を制御するタンパク質を導入した場合においても、一定の効果が見られた。これらの結果から、本研究では当初目的であった材料開発、並びに炎症性疾患治療の双方を達成することができたと考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Self-degradable Lipid-like Materials based on "Hydrolysis accelerated by the intraParticle Enrichment of Reactant (HyPER)" for Messenger RNA Delivery (2020)
  • 著者名/発表者名: Tanaka H, Takahashi T, Konishi M, Takata N, Gomi M, Shirane D, Miyama R, Hagiwara S, Yamasaki Y, Sakurai Y, Ueda K, Higashi K, Moribe K, Shinsho E, Nishida R, Fukuzawa K, Yonemochi E, Okuwaki K, Mochizuki Y, Nakai Y, Tange K, Yoshioka H, Tamagawa S, Akita H
  • 雑誌名: Advanced Functional Materials 巻: 30 ページ: 1910575
  • DOI: 10.1002/adfm.201910575
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Development of lipid-like materials for RNA delivery based on intracellular environment-responsive membrane destabilization and spontaneous collapse. (2020)
  • 著者名/発表者名: Tanaka H, Sakurai Y, Anindita J, Akita H.
  • 雑誌名: Advanced Drug Delivery Reviews 巻: 154-155 ページ: 210-226
  • DOI: 10.1016/j.addr.2020.07.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vitamin E Scaffolds of pH-Responsive Lipid Nanoparticles as DNA Vaccines in Cancer and Protozoan Infection (2020)
  • 著者名/発表者名: Maeta M, Miura N, Tanaka H, Nakamura T, Kawanishi R, Nishikawa Y, Asano K, Tanaka M, Tamagawa S, Nakai Y, Tange K, Yoshioka H, Harashima H, Akita H
  • 雑誌名: Molecular Pharmaceutics 巻: 17 ページ: 1237-1247
  • DOI: 10.1021/acs.molpharmaceut.9b01262
  • 査読あり
• [学会発表] 人工mRNAベクターを基盤とするT細胞エンジニアリング技術の開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 三山亮、田中浩揮、中井悠太、櫻井遊、玉川晋也、丹下耕太、秋田英万
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会、2020年12月2-4日、オンライン、ポスター発表
• [学会発表] 抗腫瘍免疫の正常化を目的とした脾臓の炎症環境の改善：RISET療法の提唱 (2020)
  • 著者名/発表者名: 土井瑞貴、大東昂良、田中浩揮、三浦尚也、櫻井遊、秋田英万
  • 学会等名: 第24回日本がん免疫学会総会、2020年10月7-9日、ホテルライフォート札幌（北海道）（Web参加）、口頭発表
• [学会発表] ビタミンE足場型pH応答性新規材料を基盤とするmRNAがんワクチンの開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 大山遼太朗、舘下菜穂、Jessica Anindita、田中浩揮、三浦尚也、櫻井遊、石亀晴道、岡田峰陽、丹下耕太、中井裕太、吉岡宏樹、秋田英万
  • 学会等名: 第24回日本がん免疫学会総会、2020年10月7-9日、ホテルライフォート札幌（北海道）（Web参加）、口頭発表
• [学会発表] mRNAとビタミンE足場型の新規pH応答性材料を基盤とするがんワクチン技術の開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 大山遼太朗、舘下菜穂、Jessica Anindita、田中浩揮、三浦尚也、櫻井遊、石亀晴道、岡田峰陽、秋田英万
  • 学会等名: 第36回日本DDS学会学術集会神戸学院大学 ポートアイランドキャンパス
• [学会発表] エマルション型ナノ粒子製剤における薬物の疎水性が血中動態に及ぼす影響 (2020)
  • 著者名/発表者名: 土井瑞貴、田中浩揮、櫻井遊、秋田英万
  • 学会等名: 第36回日本DDS学会学術集会 神戸学院大学ポートアイランドキャンパス
• [学会発表] Development of RNA vaccine platform based on environmentally-responsive and self-degradable lipid-like material with Vitamin E scaffold（ ssPalmE-Ph） (2020)
  • 著者名/発表者名: Jessica Anindita、田中浩揮、大山遼太郎、萩原伸哉、白根大貴、櫻井遊、玉川晋也、中井悠太、丹下耕太、秋田英万
  • 学会等名: 日本薬剤学会 第35年会、熊本
• [学会発表] 抗炎症薬搭載ナノ粒子による脾臓を標的とした新規がん治療戦略の開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 土井瑞貴、大東昂良、田中浩揮、三浦尚也、櫻井遊、秋田英万
  • 学会等名: 日本薬剤学会 第35年会、熊本
• [学会発表] 人工mRNAベクターを基盤とするT細胞エンジニアリング技術の開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 三山亮、田中浩揮、中井悠太、櫻井遊、玉川晋也、丹下耕太、秋田英万
  • 学会等名: 日本薬剤学会 第35年会、熊本
• [学会発表] 凍結乾燥を基盤とするmRNA内封脂質ナノ粒子Ready-to-Use製剤の創成 (2020)
  • 著者名/発表者名: 萩原伸哉、田中浩揮、白根大貴、高田奈依、櫻井遊、玉川晋也、中井悠太、丹下耕太、秋田英万
  • 学会等名: 日本薬剤学会 第35年会、熊本
• [備考] 細胞の中で自発的に内封物を放出するナノカプセルを開発～mRNAを用いた遺伝子治療の実現を加速～
  • URL: https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000419.000015177.html
• [産業財産権] 脂質ナノ粒子の凍結乾燥組成物 (2020)
  • 発明者名: 秋田英万、田中浩揮ほか
  • 権利者名: 秋田英万、田中浩揮ほか
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: PCT/JP2020/036196
  • 外国