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2021 年度 実施状況報告書

膜透過性オリゴ核酸の戦略的探索とその医薬応用に向けた検証

研究課題

研究課題/領域番号 20K05748
研究機関大阪大学

研究代表者

山口 卓男  大阪大学, 薬学研究科, 講師 (80596601)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワードオリゴ核酸 / 核酸医薬 / 細胞膜 / 膜透過性 / 人工核酸
研究実績の概要

mRNAなどを標的とするオリゴ核酸(siRNAやアンチセンス核酸など)は、抗体に続く次世代医薬として注目されている。しかしながら、高極性なオリゴ核酸は元来「細胞膜透過性」が低く、細胞に負荷をかける遺伝子導入法を使用しなければ高い活性を得ることが難しい。このことは、オリゴ核酸を医薬として開発する上で長年の懸念材料となっている。そこで本研究では、細胞膜透過性を有する特殊なオリゴ核酸の創製とその医薬応用を目指す。
これまで、脂肪酸の膜透過性に着目し、脂肪酸コンジュゲート型オリゴ核酸(アンチセンス核酸)を多数合成してきた。さらに、それらの膜透過性を人工膜透過性試験にて評価してきた。その結果、長鎖脂肪酸を複数コンジュゲートした場合は、予想に反して膜透過性が低下する傾向が明らかになった。この結果を理解するため、粒子径を測定したところ、膜透過性が低下したオリゴ核酸は比較的大きな粒子(ミセル)を形成することが明らかになった。同じ脂肪酸でも、コンジュゲート位置によって膜透過性や粒子径は大きく変化し、その最適化が重要と考えている。
また、細胞系評価では、脂肪酸コンジュゲート型オリゴ核酸の多くが非コンジュゲート型と比較して細胞内に移行しやすいことが明らかになった。一方で、その多くはリソソームへと蓄積しており、活性を引き出すためにはリソソーム脱出が鍵と考えられる。今後は、脂肪酸のコンジュゲート位置やリンカー構造の最適化を実施する。
また、疎水性の高い人工核酸との組み合わせを検討し、オリゴ核酸の細胞膜透過性向上につながる基盤技術を創出する。

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

これまでの結果から、膜透過性と粒子径には良い相関関係を見出している。また、それらと細胞系での活性(アンチセンス活性)にもある程度の相関性を見出している。従って、これまで確立してきた評価系によって高い細胞膜透過性を有するオリゴ核酸をスクリーニングできると考えている。スクリーニングに必要なオリゴ核酸の合成に関しても順調に進んでいる。以上のことから、本研究は順調に進展していると考えている。

今後の研究の推進方策

これまでの結果から、脂肪酸のコンジュゲート位置やコンジュゲート方法(リンカー構造)が重要であると明らかになってきている。そこで、今後はそれらに重点を置いて評価を進めていきたい。また、一般的に細胞膜透過性が向上すると言われている構造(細胞膜透過性ペプチドなど)との組み合わせに関しても検討する。最終年度であることから、基礎物性の優れたオリゴ核酸については細胞系での評価に力を入れていきたい。また、これまでの結果を学術論文としてまとめていく。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 7件、 招待講演 2件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Synthesis and duplex-forming ability of oligonucleotides modified with 4′-C,5′-C-methylene-bridged nucleic acid (4′,5′-BNA)2021

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi Takao、Yamamoto Chika、Horiba Masahiko、Aoyama Hiroshi、Obika Satoshi
    • 雑誌名

      Bioorganic and Medicinal Chemistry

      巻: 46 ページ: 116359~116359

    • DOI

      10.1016/j.bmc.2021.116359

    • 査読あり
  • [学会発表] 5'位にシクロペンタン環を有する新規修飾核酸の合成とその物性評価2022

    • 著者名/発表者名
      阪上詩織、小峯 飛々暉、山口 卓男、吉田 徳幸、井上 貴雄、小比賀聡
    • 学会等名
      日本薬学会 第142回年会
  • [学会発表] 5位にアミノメチル基を有するピリミジン塩基の合成と特性解析2022

    • 著者名/発表者名
      松村朋紀、山口卓男、小比賀聡
    • 学会等名
      日本薬学会 第142回年会
  • [学会発表] 二重鎖形成を利用した標的タンパク質のラベル化と精製法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      吉田匠、山口卓男、小比賀聡
    • 学会等名
      日本薬学会 第142回年会
  • [学会発表] Synthesis and Evaluation of 1′,3′-Bridged Altritol Nucleic Acids (BANAs)2021

    • 著者名/発表者名
      Chika Yamamoto, Yota Sakurai, Takao Yamaguchi, Tokuyuki Yoshida, Takao Inoue, Satoshi Obika
    • 学会等名
      17th Oligonucleotide Therapeutics Society
    • 国際学会
  • [学会発表] Robust synthetic approach of oligonucleotides modified with N-(tert-butyl) guanidine-bridged nucleic acid2021

    • 著者名/発表者名
      Ryusuke Hatanaka, Naohiro Horie, Takao Yamaguchi, Masaki Yamagami, Tadashi Umemoto, Satoshi Obika
    • 学会等名
      17th Oligonucleotide Therapeutics Society
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis and evaluation of antisense oligonucleotides multiply conjugated with hexose-type sugar monomers2021

    • 著者名/発表者名
      Yurika Tanioku, Yuya Tanaka, Yuuya Kasahara, Taisuke Nakayama, Haruhiko Kamada, Takao Yamaguchi, Satoshi Obika
    • 学会等名
      The 48th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of multivalent fatty acid conjugation on the activity and membrane permeability of antisense oligonucleotides2021

    • 著者名/発表者名
      Yuya Tanaka, Yurika Tanioku, Kotomi Aso, Taisuke Nakayama, Haruhiko Kamada, Takao Yamaguchi, Satoshi Obika
    • 学会等名
      The 48th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis and biophysical properties of 1',3'-bridged D-altritol nucleic acids (BANAs)2021

    • 著者名/発表者名
      Takao Yamaguchi, Yota Sakurai, Chika Yamamoto, Tokuyuki Yoshida, Takao Inoue, Satoshi Obika
    • 学会等名
      PacifiChem 2021
    • 国際学会
  • [学会発表] Facile synthesis of oligonucleotides modified with N-tert-butylguanidine-bridged nucleic acid2021

    • 著者名/発表者名
      Ryusuke Hatanaka, Naohiro Horie, Takao Yamaguchi, Masaki Yamagami, Tadashi Umemoto, Satoshi Obika
    • 学会等名
      PacifiChem 2021
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis of 4',5'-bridged nucleic acid having distorted torsion angle γ2021

    • 著者名/発表者名
      Chika Yamamoto, Masahiko Horiba, Hiroshi Aoyama, Takao Yamaguchi, Satoshi Obika
    • 学会等名
      PacifiChem 2021
    • 国際学会
  • [学会発表] 核酸医薬の創製:人工核酸が切り拓く有効性と安全性の両立2021

    • 著者名/発表者名
      山口卓男
    • 学会等名
      創薬懇話会2021 in 京都
    • 招待講演
  • [学会発表] アンチセンス核酸医薬開発における人工核酸の役割2021

    • 著者名/発表者名
      山口卓男
    • 学会等名
      理研セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] 5'-シクロプロピレン修飾型アンチセンス核酸の合成と活性評価2021

    • 著者名/発表者名
      杉浦隆也、羽渕貴紀、山口卓男、吉田徳幸、井上貴雄、小比賀聡
    • 学会等名
      創薬懇話会2021 in 京都
  • [学会発表] 2’位に疎水性置換基を配置した新規架橋型人工核酸の二重鎖形成能2021

    • 著者名/発表者名
      畑中隆佑、堀江直宏、山口卓男、小比賀聡
    • 学会等名
      日本核酸医薬学会 第6回年会
  • [学会発表] 1’位と3’位間をブチレン架橋したアルトリトール核酸の合成と機能2021

    • 著者名/発表者名
      杉田慧、山本知佳、山口卓男、小比賀聡
    • 学会等名
      第71回日本薬学会関西支部総会・大会
  • [備考] 研究室ホームページ

    • URL

      http://www.phs.osaka-u.ac.jp/homepage/b007/index.html

  • [産業財産権] 5’位修飾ヌクレオシドおよびそれを用いたヌクレオチド2022

    • 発明者名
      小比賀聡、山口卓男、阪上詩織、井上貴雄、吉田徳幸
    • 権利者名
      小比賀聡、山口卓男、阪上詩織、井上貴雄、吉田徳幸
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2022-031341

URL: 

公開日: 2022-12-28  

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