ブロック共重合体の精密設計に基づく全身投与型ｓｉＲＮＡデリバリーシステムの創製

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23390009
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 西山 伸宏 東京工業大学, 資源化学研究所, 教授 (10372385)
• 研究分担者: 宮田 完二郎 東京大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (50436523)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: siRNA / DDS / ブロック共重合体 / ポリエチレングリコール(PEG) / ポリ(L-リジン) (PLL)

研究概要

本研究では、poly(ethylene glycol)-poly(L-lysine) (PEG-PLL)ブロック共重合体とsiRNAによって形成される一分子siRNAキャリア(PICナノキャリア)を構築し、がんなどの疾患治療に応用することを目指している。3年目となる本年度は、2種類の蛍光色素で標識されたsiRNAを用いて、マウスの血中での蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)の効率を生体リアルタイム共焦点顕微鏡により評価したところ、前年度に長期血中滞留性が確認された(PEG)2-PLLから形成される一分子siRNAキャリアによって血中におけるsiRNAのRNaseによる分解が有意に抑制されることが確認された。また、一分子siRNAキャリアの血中滞留性に関して、ブロック共重合体の組成と混合比の最適比(N/P比)の検討を行ったところ、PEGの分子量が37,000、PLL重合度が20の(PEG)2-PLLでN/P比が10の場合に最も高い血中滞留性が得られることが確認された。この一分子siRNAキャリアを用いてヒト膵臓がんモデルに対するPolo-like kinase 1(Plk1)を標的とするsiRNAの治療効果を検討したところ、有意な治療効果が確認された。さらに、一分子siRNAキャリアの全身投与後の生理学的パラメーター（BUN、クレアチニン、GOT、GPT、ALP等）を評価したところ、すべてのパラメーターに異常値は認められず、一分子siRNAキャリアの高い安全性が示唆された。

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

「研究目的」に従って、一分子siRNAキャリアのin vivo応用のための構造最適化を行い、疾患モデルに対する優れた治療効果と安全性を確認することができた。また、一分子siRNAキャリアのin vivo挙動を生体リアルタイム共焦点顕微鏡によって明らかにすることができた。

今後の研究の推進方策

最終年度となる4年目においては、一分子siRNAキャリアの固形がんへの集積を含む体内分布を評価し、さらに治療抵抗性がん等の難治がんモデルの分子治療へと展開することによって、一分子siRNAキャリアのがん治療における有用性を明らかにする。また、一分子siRNAキャリアの腎疾患治療への展開に関しては、腎障害合併高血圧モデルに対して、一分子siRNAキャリアを用いてチロシン水素化酵素標的siRNAを腎糸球体選択的に作用させた時の治療効果を検討する。さらに、リガンド分子を搭載した一分子siRNAキャリアに関しても機能評価を加速する。

研究成果

• [雑誌論文] siRNA delivery from triblock copolymer micelles with spatially-ordered compartments of PEG shell, siRNA-loaded intermediate layer, and hydrophobic core (2014)
  • 著者名/発表者名: H. -J. Kim, K. Miyata, T. Nomoto, M. Zheng, A. Kim, X. Liu, H. Cabral, R. J. Christie, N. Nishiyama, K. Kataoka
  • 雑誌名: Biomaterials 巻: 35 ページ: 4548-4556
  • DOI: 10.1016/j.biomaterials.2014.02.016
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-layered polyplex micelle as a multifunctional nanocarrier platform for light-induced systemic gene transfer (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Nomoto, S. Fukushima, M. Kumagai, K. Machitani, Arnida, Y. Matsumoto, M. Oba, K. Miyata, K. Osada, N. Nishiyama, K. Kataoka
  • 雑誌名: Nature Commun. 巻: 5 ページ: 3545
  • DOI: 10.1038/ncomms4545
  • 査読あり
• [雑誌論文] Systemic siRNA delivery to a spontaneous pancreatic tumor model in transgenic mice by PEGylated calcium phosphate hybrid micelles (2014)
  • 著者名/発表者名: F. Pittella, H. Cabral, Y. Maeda, P. Mi, S. Watanabe, H. Takemoto, H. -J. Kim, N. Nishiyama, K. Miyata, K. Kataoka
  • 雑誌名: J. Control. Release 巻: 178 ページ: 18-24
  • DOI: 10.1016/j.jconrel.2014.01.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multifunctional polyion complex micelle featuring enhanced stability, targetability, and endosome escapability for systemic siRNA delivery to subcutaneous model of lung cancer (2014)
  • 著者名/発表者名: H. -J. Kim, T. Ishii, M. Zheng, S. Watanabe, K. Toh, Y. Matsumoto, N. Nishiyama, K. Miyata, K. Kataoka
  • 雑誌名: Drug Deliv. Transl. Res. 巻: 4 ページ: 50-60
  • DOI: 10.1007/s13346-013-0175-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multicompartment micelles with adjustable poly(ethylene glycol) shell for efficient in vivo photodynamic therapy (2014)
  • 著者名/発表者名: C. V. Synatschke, T. Nomoto, H. Cabral, M. Fortsch, K. Toh, Y. Matsumoto, K. Miyazaki, A. Hanisch, F. H. Schacher, A. Kishimura, N. Nishiyama, A. H. E. Mueller, K. Kataoka
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: 8 ページ: 1161-1172
  • DOI: 10.1021/nn4028294
  • 査読あり
• [雑誌論文] Elucidating the molecular mechanism for the intracellular trafficking and fate of block copolymer micelles and their components (2014)
  • 著者名/発表者名: K. S. Kato, K. Un, K. Nanjo, N. Nishiyama, H. Kusuhara, K. Kataoka, T. Kawanishi, Y. Goda, H. Okuda
  • 雑誌名: Biomaterials 巻: 35 ページ: 1347-1358
  • DOI: 10.1016/j.biomaterials.2013.11.027
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydrothermally synthesized PEGylated calcium phosphate nanoparticles incorporating Gd-DTPA for contrast enhanced MRI diagnosis of solid tumors (2014)
  • 著者名/発表者名: P. Mi, D. Kokuryo, H. Cabral, M. Kumagai, T. Nomoto, I. Aoki, Y. Terada, A. Kishimura, N. Nishiyama, K. Kataoka
  • 雑誌名: J. Control. Release 巻: 174 ページ: 63-71
  • DOI: 10.1016/j.jconrel.2013.10.038
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polyion complex vesicles for photo-induced intracellular delivery of amphiphilic photosensitizer (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Chen, L. Xiao, Y. Anraku, P. Mi, X. Liu, H. Cabral, A. Inoue, T. Nomoto, A. Kishimura, N. Nishiyama, K. Kataoka
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 136 ページ: 157-163
  • DOI: 10.1021/ja406992
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cyclic RGD-linked polymeric micelles for targeted delivery of platinum anticancer drugs to glioblastoma through the blood-brain tumor barrier (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Miura, T. Takenaka, K. Toh, S. Wu, H. Nishihara, M. R. Kano, Y. Ino, T. Nomoto, Y. Matsumoto, H. Koyama, H. Cabral, N. Nishiyama, K. Kataoka
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: 7 ページ: 8583-8592
  • DOI: 10.1021/nn402662d
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phenylboronic acid-installed polymeric micelles for targeting sialylated epitopes in solid tumors (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Deshayes, H. Cabral, T. Ishii, Y. Miura, S. Kobayashi, T. Yamashita, A. Matsumoto, Y. Miyahara, N. Nishiyama, K. Kataoka
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 135 ページ: 15501-15507
  • DOI: 10.1021/ja406406h
  • 査読あり
• [雑誌論文] Targeted therapy of spontaneous murine pancreatic tumors by polymeric micelles prolongs survival and prevents peritoneal metastasis (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Cabral, M. Murakami, H. Hojo, Y. Terada, M. R. Kano, U. -I. Chung, N. Nishiyama, K. Kataoka
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 巻: 110 ページ: 11397-11402
  • DOI: 10.1073/pnas.1301348110
  • 査読あり
• [雑誌論文] SPIO-PICsome: Development of a highly sensitive and stealth-capable MRI nano-agent for tumor detection using SPIO-loaded unilamellar polyion complex vesicles (PICsomes) (2013)
  • 著者名/発表者名: D. Kokuryo, Y. Anraku, A. Kishimura, S. Tanaka, M. R. Kano, J. Kershaw, N. Nishiyama, T. Saga, I. Aoki, K. Kataoka
  • 雑誌名: J. Control. Release 巻: 169 ページ: 220-227
  • DOI: 10.1016/j.jconrel.2013.03.016
  • 査読あり
• [雑誌論文] Acidic pH-responsive siRNA conjugate for reversible carrier stability and accelerated endosomal escape with reduced IFNα-associated immune response (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Takemoto, K. Miyata, S. Hattori, T. Ishii, T. Suma, S. Uchida, N. Nishiyama, K. Kataoka
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 52 ページ: 6218-6221
  • DOI: 10.1002/anie.201300178
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transcription factor YY1 contributes to tumor growth by stabilizing hypoxia factor HIF-1α in a p53-independent manner (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Wu, V. Kasim, M. R Kano, S. Tanaka, S. Ohba, Y. Miura, K. Miyata, X. Liu, A. Matsuhashi, U.-l Chung, K. Kataoka, N. Nishiyama, M. Miyagishi
  • 雑誌名: Cancer Res. 巻: 73 ページ: 1787-1799
  • DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-12-0366
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gd-DTPA-loaded polymer-metal complex micelles with high relaxivity for MR cancer imaging (2013)
  • 著者名/発表者名: P. Mi, H. Cabrala, D. Kokuryo, M. Rafi, Y. Terada, I. Aoki, T. Saga, T. Ishii, N. Nishiyama, K. Kataoka
  • 雑誌名: Biomaterials 巻: 34 ページ: 492-500
  • DOI: 10.1016/j.biomaterials.2012.09.030
  • 査読あり
• [雑誌論文] Silica nanogelling of environment-responsive PEGylated polyplexes for enhanced stability and intracellular delivery of siRNA (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Gouda, K. Miyata, R.J. Christie, T. Suma, A. Kishimura, S. Fukushima, T. Nomoto, X. Liu, N. Nishiyama, K. Kataoka
  • 雑誌名: Biomaterials 巻: 34 ページ: 562-570
  • DOI: 10.1016/j.biomaterials.2012.09.077
  • 査読あり
• [学会発表] がんの診断・治療のための高分子ミセル型DDSの開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 西山 伸宏
  • 学会等名: 製剤機械技術学会 第23回大会
  • 発表場所: ニッショーホール （東京都、港区）
  • 年月日: 20131010-20131010
  • 招待講演
• [学会発表] がんの革新的診断・治療のためのスマート機能型高分子ミセルの開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 西山 伸宏
  • 学会等名: BioJapan 2013
  • 発表場所: パシフィコ横浜 （神奈川県、横浜市）
  • 年月日: 20131009-20131009
  • 招待講演
• [学会発表] 高分子ナノテクノロジーによるがんの診断・治療システムの創製 (2013)
  • 著者名/発表者名: 西山 伸宏
  • 学会等名: 東京工業大学 バイオマテリアルシンポジウム
  • 発表場所: 東京工業大学すずかけホール （神奈川県、横浜市）
  • 年月日: 20130919-20130919
  • 招待講演
• [学会発表] 核酸医薬のデリバリーのための高分子ナノキャリアの設計 (2013)
  • 著者名/発表者名: 西山 伸宏
  • 学会等名: 第29回日本DDS学会学術集会
  • 発表場所: 京都テルサ （京都府、京都市）
  • 年月日: 20130705-20130705
  • 招待講演
• [学会発表] Development of polymeric micellar nanocarriers for cancer diagnosis and therapy (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Nishiyama
  • 学会等名: The 4th Asian Biomaterials Congress
  • 発表場所: The Hong Kong University of Science and Technology (Hong Kong, China)
  • 年月日: 20130629-20130629
  • 招待講演
• [学会発表] Development of supramolecular nanocarriers for cancer diagnosis and therapy (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Nishiyama
  • 学会等名: 2013 International Advanced Drug Delivery Symposium
  • 発表場所: ITRI （Taiwan）
  • 年月日: 20130502-20130502
  • 招待講演
• [図書] 標的指向性DDS開発の新展開 メディカルサイエンスダイジェスト(Vol.40 No.2)「DDS技術の進歩と医療応用」 (2014)
  • 著者名/発表者名: 西山 伸宏
  • 総ページ数: 106(7-10)
  • 出版者: ニューサイエンス社
• [備考] 東京工業大学 資源化学研究所 西山研究室ホームページ
  • URL: http://www.bmw.res.titech.ac.jp