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2022 年度 実施状況報告書

ウルトラファインバブルによる膠芽腫の抗EGFR抗体/shRNA治療の開発研究

研究課題

研究課題/領域番号 21K09168
研究機関福岡大学

研究代表者

貴田 浩志  福岡大学, 医学部, 講師 (80529454)

研究分担者 立花 克郎  福岡大学, 医学部, 教授 (40271605)
安部 洋  福岡大学, 医学部, 教授 (90368986)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワードウルトラファインバブル / 遺伝子治療 / 膠芽腫 / 抗体-遺伝子結合ペプチド
研究実績の概要

前年度に引き続き、本年度はウルトラファインバブル(UFB; 直径1μm未満の超微細気泡)の超音波応答性に関する更なる研究を行った。一般的には超音波による気泡の共鳴現象では、計算上、気泡の直径は超音波の周波数に反比例するため、直径1μm未満のUFBを崩壊させるには非常に高周波数な超音波が必要となると予想された。しかし、予想に反して、40kHzの低周波数超音波の短時間照射でUFBの崩壊は容易に引き起こされることが明らかになった。実際にUFBと40kHz超音波の組み合わせにより、細胞株へのmRNA送達が可能であること、膠芽腫細胞株(U87 MG)に対し、レポーター遺伝子の送達が可能であることが明らかになった。
また、前年度に副次的に得られた成果である、抗体、ペプチドとプラスミドDNAのバブル化しない複合体による、悪性腫瘍細胞への選択的な遺伝子送達法を用いて、抗腫瘍効果の確認を行った。悪性腫瘍細胞では上皮成長因子受容体(EGFR)が過剰発現し、その下流のPI3K/Akt/mTOR経路を活性化させて、細胞生存に働いていることが知られている。EGFRを過剰発現する悪性腫瘍細胞株(HSC-2)に対し、バブル化しないペプチドキャリアに抗EGFR抗体とAkt1阻害shRNAプラスミドを搭載して投与することで、相乗的に抗腫瘍効果が向上することが明らかになった。さらにナノ粒子のエンドソームによる消化を避けて、細胞質内への放出を助けるエンドソーム脱出シグナル、細胞核への送達を担う核移行シグナルの付与により遺伝子送達効率が向上することが明らかになった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

本年度は、UFBの物理的性質の解明、膠芽腫細胞株を用いた遺伝子送達、抗体-遺伝子併用療法の予備実験を優先して行った結果、予定した腫瘍移植モデル動物の確立と、それを用いた治療実験の開始には至らなかった。

今後の研究の推進方策

最終年度は、腫瘍移植モデル動物の確立と、それを用いた治療実験を予定している。具体的には膠芽腫細胞株(U87 MG)をヌードモデルマウスに移植し、膠芽腫モデルマウスを確立する。EGFR抗体とAkt1阻害shRNAを搭載したUFBを尾静脈投与し、腫瘍への集積効果を超音波診断装置により確認する。さらに低周波数超音波の照射によって、UFBを崩壊させ、抗腫瘍効果の向上を確認する。

次年度使用額が生じた理由

細胞実験による費用が必要であった一方で、動物実験の開始が遅れたことで、若干の次年度使用額が生じた。次年度で実施する動物実験に使用する予定である。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件) 備考 (1件) 産業財産権 (3件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] Efficient mRNA Delivery with Lyophilized Human Serum Albumin-Based Nanobubbles2023

    • 著者名/発表者名
      Kida Hiroshi、Yamasaki Yutaro、Feril Jr. Loreto B.、Endo Hitomi、Itaka Keiji、Tachibana Katsuro
    • 雑誌名

      Nanomaterials

      巻: 13 ページ: 1283~1283

    • DOI

      10.3390/nano13071283

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Influence of Nanobubble Size Distribution on Ultrasound-Mediated Plasmid DNA and Messenger RNA Gene Delivery2022

    • 著者名/発表者名
      Kida Hiroshi、Feril Loreto B.、Irie Yutaka、Endo Hitomi、Itaka Keiji、Tachibana Katsuro
    • 雑誌名

      Frontiers in Pharmacology

      巻: 13 ページ: -

    • DOI

      10.3389/fphar.2022.855495

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Drug delivery system 生体構造学的視点から2022

    • 著者名/発表者名
      立花克郎, 貴田浩志
    • 雑誌名

      Clinical Neuroscience

      巻: 40 ページ: 219-221

  • [学会発表] Carrier-free messenger RNA delivery into cells using albumin-based nanobubbles and a home-made sonoporator2023

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Kida, Yutaro Yamasaki, Loreto B. Feril, Hitomi Endo, Katsuro Tachibana
    • 学会等名
      28th European symposium on Ultrasound Contrast Imaging; Rotterdam
    • 国際学会
  • [学会発表] ナノバブルと超音波を用いた中枢神経への薬物送達2022

    • 著者名/発表者名
      貴田浩志、山﨑裕太郎、遠藤日富美、Loreto B. Feril、立花克郎
    • 学会等名
      第41回日本脳神経超音波学会総会/第25回日本栓子検出と治療学会
    • 招待講演
  • [学会発表] ファインバブルの医療応用研究の現状と未来 ~薬物・遺伝子送達システムを中心として~2022

    • 著者名/発表者名
      貴田 浩志
    • 学会等名
      第8回ファインバブル学会連合シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] Influence of nanobubble size distribution on ultrasound-mediated plasmid DNA and messenger RNA gene delivery2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Kida, Hitomi Endo, Loreto B. Feril, Yutaka Irie, Katsuro Tachibana
    • 学会等名
      21st Annual International Symposium on Therapeutic Ultrasound
    • 国際学会
  • [学会発表] ナノバブルを用いた超音波穿孔法における遺伝子のPEG-PLLミセル化の影響2022

    • 著者名/発表者名
      貴田 浩志、長田 健介、山﨑 裕太郎、Loreto B. FERIL、遠藤 日富美、立花 克郎
    • 学会等名
      第38回日本DDS学会学術集会
  • [学会発表] 生体動物の中枢神経への非ウイルス遺伝子送達研究~クラウドファンディングでの研究資金獲得の経験を含めて~2022

    • 著者名/発表者名
      貴田浩志
    • 学会等名
      第40回九州実験動物研究会総会/第42回日本実験動物技術者協会九州支部研究発表会
    • 招待講演
  • [学会発表] 抗体-遺伝子結合ペプチドを用いた表皮細胞選択的な遺伝子送達法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      貴田浩志, 山﨑裕太郎, Loreto B. FERIL, 遠藤日富美, 立花克郎
    • 学会等名
      日本解剖学会 第78回九州支部学術集会
  • [備考] 福岡大学プレスリリース

    • URL

      https://www.fukuoka-u.ac.jp/press/22/06/17110001.html

  • [産業財産権] ナノバブルの製造方法2023

    • 発明者名
      貴田浩志、立花克郎
    • 権利者名
      貴田浩志、立花克郎
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2023-047819
  • [産業財産権] 抗体と遺伝子に結合能を有するポリペプチド2022

    • 発明者名
      貴田浩志、立花克郎
    • 権利者名
      貴田浩志、立花克郎
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      PCT/JP2022/027392
    • 外国
  • [産業財産権] 薬液注入装置2022

    • 発明者名
      立花克郎、貴田浩志
    • 権利者名
      立花克郎、貴田浩志
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2022-139386

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公開日: 2023-12-25  

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