• 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

2020 年度 実績報告書

核酸医薬1分子を内包したナノ多糖核酸複合体のDDSプラットホーム技術の構築

研究課題

研究課題/領域番号 20H00668
研究機関北九州市立大学

研究代表者

櫻井 和朗  北九州市立大学, 環境技術研究所, 教授 (70343431)

研究分担者 和泉 弘人  産業医科大学, 産業生態科学研究所, 准教授 (50289576)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
キーワード多糖β1,3グルカン / Dectin-1標的 / 量子化多糖核酸複合体 / 核酸医薬
研究実績の概要

多糖β1,3グルカンSPGと核酸が複合体を形成することを我々は世界で初めて発見し、その基礎研究と核酸医薬のDDSとしての応用展開を行ってきた。本申請では、DNAを1分子のみ含む分布がない低分子に近い複合体の特性を明らかにすると同時に、その応用として、脳へのデリバリーを目指す。脳へのデリバリーに関しては当初はSPGの側鎖のグルコースが脳関門のグルコース受容体と相互作用して脳への移行ができると考えていたが、その試みは上手く行かなかった。脳へのデリバリーに関しては細胞を使った方法を検討中である。脳の代わりに、癌随伴マクロファージへ低分子複合体を送達し、そのマクロファージの極性を変換する方法が実現の可能性が高いことが分かったので現在はその方向に焦点を移した。低分子複合体の基本特性としては、放射光X線などを使った物性測定を順調に進めることができた。その成果は論文として受理された。また、多糖核酸複合体の受容体となるDectin1のバリアントの探索も並行して進めている。この中で、従来は8種類あると考えられていたバリアントが10種類あるような結果がでてきており、これが本当なら新しいバリアントが人に存在することになる。また、低分子複合体の取り込み機構を従来の高分子複合体と比較して、サイトゾルに移行しやすいことも判明した。このような分子生物学的な研究でも進展があった。

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

①標的となるDectin-1のバリアント決定:ヒトのDectin-1のバリアントは10種類あることが分かった。今年度はこれらのバリアントを、プラスミドDNAを用いてDectin-1が発現していない細胞にトランスフェクションを行い、強制的にDectin-1が発現した細胞を作った。この細胞を用いて低分子複合体の導入試験を行ったところ、バリアントの1-6で取り込みが、遺伝子の発現は1-4で起こり、1-2が最も優れていることが分かった。この結果は今年度中に論文化する予定である。

②効率的な qSDCの合成方法の探索:低分子複合体の形成メカニズムを検討したところ、DNAが鋳型となって最適なSPGの長さを選んで複合化をしていることが判明した。そこで、原料となるSPGをアルカリ処理や超音波処理、酵素処理などを用いて分子量5万以下に調整することを試みた。理由は不明だが分子量が10万以下に下げることがかなり困難であった。そこで、アルカリ処理と超音波処理、さらにろ過による大きな粒子の除去を組み合わせて、分子量5万以下に調整できることが判明した。この低分子SPGを用いるとワンポットでDNAを一分子だけ含む複合体が合成できる。

③qSDCの高い効率の原因究明:低分子複合体の細胞内動態を、高分子複合体と比較して検討した。これには、細胞質とエンドソームベシクルを分離したあとに、そこの含まれているDNAをRT-PCRで増幅してその量を定量することで行った。その結果、低分子複合体の細胞質の濃度は初期に急速にあがりその後は落ちないこと。高分子複合体では、エンドソームに滞留してなかなか細胞質に移行しないことが分かった。なぜこのような事が起きるのかは今後の課題であるが、おそらくエンドソームから細胞質へは単純な拡散で移行しており、小さい複合体の方が移行しやすいのではないかと考える。

今後の研究の推進方策

①qSDCの構造解析:低分子複合体からの溶液SAXSを強力なX線源であるSPring-8を使って行う。1量体の結果はすでに、長さ20nm、断面の径1nmの剛体棒であることが判明している(Biomacromoleculesに受理済)。今後は、DNAを2分子含む複合体について、1量体の結果をもとにして検討を進める。分光学や分子量、慣性半径の測定から、棒が2本比較的自由に回転できる連結点で繋がった形態をとっていると推定している。

②標的臓器の決定:申請書では脳関門を通過して脳にデリバリーすることを提案していた。しかし、今年度の検討の結果それは極めて難しいことが分かった。SPGを用いて直接なデリバリーはかなり困難と判断し、脳へのデリバリーへは比較的脳へ移行しやすい細胞を用いて行うことを考えている。
上述の問題で、脳への送達に関しては戦略の見直しを迫られた。他の調査で、癌随伴マクロファージにはDectin-1が発現していることがわかっている。そこで、ガン周辺のマクロファージに関して、PCR, Westernblot,FACSを組み合わせて、発現しているDectin-1の種類を明らかにする。そのあと、共焦点顕微鏡を用いて複合体の取り込み挙動を明らかにすることを考えている。この目的は、複合体を用いてマクロファージへマイクロRNAを送達し、それらの癌随伴マクロファージを活性化して癌を根治する、新しい癌免疫療法を試みることである。

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (16件) (うち国際共著 2件、 査読あり 16件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件、 招待講演 6件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Binding assay of human Dectin-1 variants to DNA/β-glucan complex for active-targeting delivery of antisense DNA2021

    • 著者名/発表者名
      Fujiwara Nobuaki、Izumi Hiroto、Kira Ryoma、Morimoto Yasuo、Mochizuki Shinichi、Sakurai Kazuo
    • 雑誌名

      Carbohydrate Research

      巻: 500 ページ: 108219~108219

    • DOI

      10.1016/j.carres.2020.108219

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Unraveling Decisive Structural Parameters for the Self-Assembly of Supramolecular Polymer Bottlebrushes Based on Benzene Trisureas2020

    • 著者名/発表者名
      Gruschwitz Franka V.、Fu Mao-Chun、Klein Tobias、Takahashi Rintaro、Higashihara Tomoya、Hoeppener Stephanie、Nischang Ivo、Sakurai Kazuo、Brendel Johannes C.
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: 53 ページ: 7552~7560

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.0c01361

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Induction of potent cell growth inhibition by schizophyllan/K-ras antisense complex in combination with gemcitabine2020

    • 著者名/発表者名
      Sasaki Shogo、Izumi Hiroto、Morimoto Yasuo、Sakurai Kazuo、Mochizuki Shinichi
    • 雑誌名

      Bioorganic & Medicinal Chemistry

      巻: 28 ページ: 115668~115668

    • DOI

      10.1016/j.bmc.2020.115668

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Scattering Form Factor of Block Copolymer Micelles with Corona Chains Discretely Distributed on the Core Surface2020

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Rintaro、Fujii Shota、Akiba Isamu、Sakurai Kazuo
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B

      巻: 124 ページ: 6140~6146

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.0c04120

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Monodisperse Micelles with Aggregation Numbers Related to Platonic Solids2020

    • 著者名/発表者名
      Lee Ji Ha、Fujii Shota、Takahashi Rintaro、Sakurai Kazuo
    • 雑誌名

      Macromolecular Rapid Communications

      巻: 41 ページ: 2000227~2000227

    • DOI

      10.1002/marc.202000227

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis and characterization of nanoemulsion-mediated core crosslinked nanoparticles, and in vivo pharmacokinetics depending on the structural characteristics2020

    • 著者名/発表者名
      Matsuno Jun、Kanamaru Takuma、Arai Koichi、Tanaka Rena、Lee Ji Ha、Takahashi Rintaro、Sakurai Kazuo、Fujii Shota
    • 雑誌名

      Journal of Controlled Release

      巻: 324 ページ: 405~412

    • DOI

      10.1016/j.jconrel.2020.05.035

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural Polymorphism of Resorcinarene Assemblies2020

    • 著者名/発表者名
      Fujii Shota、Miyake Rika、Campo Liliana de、Lee Ji Ha、Takahashi Rintaro、Sakurai Kazuo
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 36 ページ: 6222~6227

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.0c00861

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bundling Process of Citrulline Polypeptides upon UCST-Type Phase Separation2020

    • 著者名/発表者名
      Fujii Shota、Kuroyanagi Sotaro、Shimada Naohiko、Matsuno Jun、Lee Ji Ha、Takahashi Rintaro、Maruyama Atsushi、Sakurai Kazuo
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B

      巻: 124 ページ: 4036~4043

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.0c00934

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Furry nanoparticles: synthesis and characterization of nanoemulsion-mediated core crosslinked nanoparticles and their robust stability in vivo2020

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Rena、Arai Koichi、Matsuno Jun、Soejima Miyo、Lee Ji Ha、Takahashi Rintaro、Sakurai Kazuo、Fujii Shota
    • 雑誌名

      Polymer Chemistry

      巻: 11 ページ: 4408~4416

    • DOI

      10.1039/D0PY00610F

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhanced Binding Constant of Cyclodextrin to Alpha-mangostin in Hyperbranched Polymers2020

    • 著者名/発表者名
      Van Doan Thi Hong、Anh Doan Thi Ngoc、Fujii Shota、Sakurai Kazuo
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 49 ページ: 1144~1146

    • DOI

      10.1246/cl.200210

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Polymersome formation induced by encapsulation of water-insoluble molecules within ABC triblock terpolymers2020

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Rintaro、Miwa Shotaro、Rossel Carsten、Fujii Shota、Lee Ji Ha、Schacher Felix H.、Sakurai Kazuo
    • 雑誌名

      Polymer Chemistry

      巻: 11 ページ: 3446~3452

    • DOI

      10.1039/D0PY00426J

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Synthesis and Dilute Solution Properties of <i>N</i>-(2-Hydroxypropyl) methacrylamide-Based Copolymers2020

    • 著者名/発表者名
      Doi Kiyomasa、Takahashi Rintaro、Fujii Shota、Sakurai Kazuo
    • 雑誌名

      Journal of Fiber Science and Technology

      巻: 76 ページ: 305~309

    • DOI

      10.2115/fiberst.2020-0033

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Flower Necklaces of Controllable Length Formed From N-(2-Hydroxypropyl) Methacrylamide-Based Amphiphilic Statistical Copolymers2020

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Rintaro、Doi Kiyomasa、Fujii Shota、Sakurai Kazuo
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 36 ページ: 11556~11563

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.0c02032

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterizing an siRNA-Containing Lipid-Nanoparticle Prepared by a Microfluidic Reactor: Small-Angle X-ray Scattering and Cryotransmission Electron Microscopic Studies2020

    • 著者名/発表者名
      Aburai Kenichi、Hatanaka Kentaro、Takano Shin、Fujii Shota、Sakurai Kazuo
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 36 ページ: 12545~12554

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.0c01079

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Oligo-DNA Stoichiometrically Binds β-1,3-Glucan with the Best Fit Length2020

    • 著者名/発表者名
      Sumiya Kazuki、Matsunaga Takuya、Tanaka Motoko、Mochizuki Shinichi、Sakurai Kazuo
    • 雑誌名

      Biomacromolecules

      巻: 21 ページ: 4823~4834

    • DOI

      10.1021/acs.biomac.0c01038

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Overcoming the Necessity of a Lateral Aggregation in the Formation of Supramolecular Polymer Bottlebrushes in Water2020

    • 著者名/発表者名
      Klein Tobias、Ulrich Hans F.、Gruschwitz Franka V.、Kuchenbrod Maren T.、Takahashi Rintaro、Hoeppener Stephanie、Nischang Ivo、Sakurai Kazuo、Brendel Johannes C.
    • 雑誌名

      Macromolecular Rapid Communications

      巻: 42 ページ: 2000585~2000585

    • DOI

      10.1002/marc.202000585

    • 査読あり
  • [学会発表] 多糖核酸複合体を用いた核酸医薬のDDS2021

    • 著者名/発表者名
      櫻井 和朗
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会(2021)
    • 招待講演
  • [学会発表] ナノメディシンのレギュラトリーサイエンスにおける散乱法と電子顕微鏡の補完的役割2020

    • 著者名/発表者名
      櫻井 和朗
    • 学会等名
      ソフトマテリアル研究拠点キックオフ・セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] 多糖拡散複合体を用いた核酸医薬の免疫系細胞への選択的デリバリー2020

    • 著者名/発表者名
      櫻井 和朗
    • 学会等名
      第36回日本DDS学会学術集会
    • 招待講演
  • [学会発表] 多糖核酸複合体を用いた核酸医薬の免疫系細胞への選択的デリバリー2020

    • 著者名/発表者名
      櫻井 和朗
    • 学会等名
      令和2年度赤尾研究室セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] Characterizing Self-Assembled Nanoparticles of Drug Delivery by use of Solution Scattering Techniques2020

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Sakurai
    • 学会等名
      高分子学会 関東支部企画 GPS-K2020
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] レギュラトリーサイエンスから見た溶液中のナノ粒子の特性評価2020

    • 著者名/発表者名
      櫻井 和朗
    • 学会等名
      フロンティアソフトマター開発専用ビームライン産学連合体(FSBL)第10回研究発表会
    • 招待講演
  • [備考] 櫻井・望月研究室

    • URL

      http://www.sakurai-lab.jp/index.php/member/

URL: 

公開日: 2021-12-27  

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