トリプルセキュリティーシステムによる超細胞特異的遺伝子送達システム

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23650290
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 医用生体工学・生体材料学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 片山 佳樹 九州大学, 工学研究院, 教授 (70284528)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• キーワード: 遺伝子送達 / DDS / 遺伝子治療 / がん / プロテインキナーゼ

研究概要

遺伝子送達システムにおける標的疾患細胞に対する特異性を多重セキュリティーシステムによって高めること目標とした。具体的にはポリエチレンイミン主鎖にシグナル応答性ペプチドを導入し、疎水相互基も導入したキャリアーを開発し、大きく細胞標的シグナル応答性を向上させることに成功した。さらに、血中での安定性を高めるために、PEG 鎖をがん組織周辺での pH低下に応答して切除できるように組み込むことで、正常細胞条件に比して 1300 倍という極めて高い遺伝子発現の活性化を実現できた。

研究成果

• [雑誌論文] Gene carrier showing all-or-none response to cancer cell signaling (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Toita R, J-H. Kang, T . T omiyama, C-W . Kim, S. Shiosaki, T. Niidome, T. Mori, Y. Katayama
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 134 ページ: 15410-15417
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fluorometric detection of protein kinase Calpha activity based on phosphorylation-induced dissociation of a polyion complex (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Toita, T. Mori, Y. Naritomi, J-H Kang, S. Shiosaki, T. Niidome, Y. Katayama
  • 雑誌名: Anal. Biochem 巻: 424 ページ: 130-136
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improvement in the colloidal stability of protein kinase-responsive polyplexes by PEG modification (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Tsuchiya, Y . Naritomi, S. Kushio, J-H.Kang, M. Murata, M. Hashizume, T. Mori, T .Niidome, Y . Katayama
  • 雑誌名: J. Biomed. Mater. Res. Part A 巻: 100 ページ: 1136-1141
  • 査読あり
• [雑誌論文] Creating a unique environment for selecting reactive enzymes with DNA: "Sticky" binding of oligocation-grafted polymers to DNA (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Tanaka, T. Mori, T. Niidome, Y. Katayama
  • 雑誌名: Bioorg. Med. Chem 巻: 20 ページ: 1346-1353
  • 査読あり
• [雑誌論文] Correlation between phosphorylation ratios by MALDI-TOF MS analysis and radioactivities by radioactive assay (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Tsuchiya, D. Asai, J-H. Kang, T . Mori, T .Niidome, Y . Katayama
  • 雑誌名: Anal. Biochem 巻: 421(2) ページ: 773-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Human Hepatocellular Carcinoma Cell-Targeted Protein Cages (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Toita, M. Murata, S . Tabata, K. Abe, S.Narahara, J. Piao, J-H. Kang, M. Hashizume
  • 雑誌名: Bioconjugate Chemistry 巻: 23 ページ: 1494-1501
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fluorescent nanoparticles consisting of lipopeptides and fluorescein-modified polyanions for monitoring of protein kinase activity (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Koga, R. Toita, T. Mori, T . Tomiyama, J-H.Kang, T . Niidome, Y . Katayama
  • 雑誌名: Bioconjugate Chem 巻: 22 ページ: 1526-1534
  • 査読あり
• [雑誌論文] Peptide substrates for Rho-associated kinase 2 (Rho-kinase 2/ROCK2) (2011)
  • 著者名/発表者名: J-H. Kang, D. Asai, A. Tsuchiya, T. Mori, T. Niidome, Y. Katayama
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 6 ページ: e22699
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of the introduction of condroitin sulfate into polymer-peptide conjugate responding to intracellular signals (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Tomiyama, R. Toita, J-H. Kang, H. Koga, S. Shiosaki, T. Mori, T . Niidome, Y . Katayama
  • 雑誌名: Nanoscale Res. Lett 巻: 6 ページ: 532
  • 査読あり
• [雑誌論文] A hydrophilic polymer grafted with a histone tail peptide represents an artificial gene regulator activated by a histone acetyltransferase (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Shiosaki, M. Kuramoto, R. Toita, T. Mori, T. Niidome, Y. Katayama
  • 雑誌名: Bioorg. Med. Chem 巻: 19 ページ: 4101-41405
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transgene regulation system responding to Rho associated coiled-coil kinase (ROCK) activation (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Tsuchiya, J-H. Kang, D. Asai, T . Mori, T .Niidome, Y . Katayama
  • 雑誌名: J. Controlled Release 巻: 155 ページ: 40-46
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cancer-specific gene carriers responding to cancer microenvironment: acidosis and hyper-activated protein kinases
  • 著者名/発表者名: S. Kushio, A. Tsuchiya, Y. Nakamura, T. Nobori, C. W. Kim, G. Zhao, D. Funamoto, E. K. Lee, K. Lee, T. Niidome, T. Mor, Y. Katayama
  • 雑誌名: Biomed. Eng 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] A protein kinase assay based on FRET between quantum dots and fluorescently labeled peptides
  • 著者名/発表者名: S. Shiosaki, T. Nobori, T. Mori, C. W. KIm, T. Yamamoto, T. Niidome, Y. Katayama
  • 雑誌名: Chem. Commun 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Serum protein kinase C-alpha as a diagnostic biomarker of cancers
  • 著者名/発表者名: J-H. Kang, T . Mori, H. Kitazaki, T . Niidome, Y .Nakanishi, Y . Katayama
  • 雑誌名: Cancer Biomarkers 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] A polyion complex nanogel
  • 著者名/発表者名: M. Takeo, T . Mori, T. Niidome, S. Sawada, K.Akiyoshi, Y . Katayama
  • 雑誌名: J. Collod. Interf. Sci 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel double-coating carrier produced by solid-in-oil and solid-in-water nanodispersion technology for delivery of genes and proteins into cells
  • 著者名/発表者名: Y . Tahara, T . Kaneko, R. Toita, C. Yoshiyama, T. Kitaoka, T. Niidome, Y . Katayama, N. Kamiya, M. Goto
  • 雑誌名: J. Controlled Release 巻: (in press)
  • 査読あり
• [学会発表] 創薬及び診断のためのキノーム解析用ペプチド・プロテインアレイ (2012)
  • 著者名/発表者名: 片山佳樹
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡市
  • 年月日: 20121211-13
• [学会発表] Co-endocytosis and Co-receptor: Controling cell functions via modification of cell surface (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Mori, K. Tobinaga, M. Matsuda, M.Takeo, T. Niidome, Y. Katayama
  • 学会等名: The 2nd International Symposium of Materials on Regenerative Medicine
  • 発表場所: Taiwan
  • 年月日: 20120829-31
• [学会発表] Intracellular signal-responding materials for new strategy of cell-specific gene delivery and in vivo imaging of disease functions (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Katayama
  • 学会等名: The 2nd International Symposium of Materials on Regenerative Medicine
  • 発表場所: Taiwan
  • 年月日: 20120829-31
• [学会発表] Intracellular signal-responding materials for new strategy of cell-specific gene delivery and in vivo imaging of disease functions (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Katayama
  • 学会等名: The 1st International Symposium on Polymer Ecomaterials
  • 発表場所: Changchun
  • 年月日: 20120819-22
• [学会発表] Protease imaging system by using polyion-complex and its application to prostate cancer (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Shisaki, M. Kuramoto, T. Mori, T.Niidome, Y. Katayama
  • 学会等名: 39th Annual Meeting & Exposition of the Controlled Release Society
  • 発表場所: Quebec, Canada
  • 年月日: 20120715-19
• [学会発表] 金ナノロッドからの核酸のコントロールドリリースシステム (2012)
  • 著者名/発表者名: 新留琢郎、福島寛満、山下秀治、森健、片山佳樹
  • 学会等名: 第28回日本 DDS 学会学術集会
  • 発表場所: 札幌市
  • 年月日: 20120704-05
• [学会発表] 標的細胞内シグナルを検知し細胞を識別する遺伝子キャリヤー (2012)
  • 著者名/発表者名: 片山佳樹
  • 学会等名: 第28回日本 DDS 学会学術集会
  • 発表場所: 札幌市
  • 年月日: 20120704-05
• [学会発表] Enhanced stability of cancer signal-responsive nanocarrier to improve the specificity of gene therapy (2012)
  • 著者名/発表者名: 金燦宇、森健、新留琢郎、片山佳樹
  • 学会等名: 第28回日本 DDS 学会学術集会
  • 発表場所: 札幌市
  • 年月日: 20120704-05
• [学会発表] プロテインキナーゼ応答型ポリマーの分子修飾とポリマー/DNA 複合体の安定性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 土谷享、森健、新留琢郎、片山佳樹
  • 学会等名: 第28回日本 DDS 学会学術集会
  • 発表場所: 札幌市
  • 年月日: 20120704-05
• [学会発表] 腫瘍の低 pH 及び細胞内シグナル異常に応答する二重ターゲティング遺伝子キャリアの開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 串尾聡之、土谷享、森健、新留琢郎、片山佳樹
  • 学会等名: 第28回日本 DDS 学会学術集会
  • 発表場所: 札幌市
  • 年月日: 20120704-05
• [学会発表] Disease signal-responsive siRNA: Silenced siRNA awakened by cellular protease (2012)
  • 著者名/発表者名: 李恩卿、森健、新留琢郎、片山佳樹
  • 学会等名: 第28回日本 DDS 学会学術集会
  • 発表場所: 札幌市
  • 年月日: 20120704-05
• [学会発表] 金ナノロッドのフォトサーマル効果による HSP70の誘導 (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉浦萌笑、森健、片山佳樹、新留琢郎
  • 学会等名: 第28回日本 DDS 学会学術集会
  • 発表場所: 札幌市
  • 年月日: 20120704-05
• [学会発表] 新規ペプチドのアフィニティー精製および細胞内プロテインキナーゼ活性の MALDI-TOF-MS によるディファレンシャル計測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大坪裕紀、森健、新留琢郎、片山佳樹
  • 学会等名: 第72回分析化学討論会
  • 発表場所: 鹿児島市
  • 年月日: 20120519-20
• [学会発表] ペプチド/高分子材料を用いる疾患特異的医療システムの創製 (2012)
  • 著者名/発表者名: 片山佳樹
  • 学会等名: 日本学術振興会・分子ナノテクノロジー第174 委員会 研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-12-14
• [学会発表] 創薬・診断・リスク評価のための細胞機能評価用バイオチップ (2012)
  • 著者名/発表者名: 片山佳樹
  • 学会等名: 福岡新テクノロジー創成シンポジウム
  • 発表場所: 福岡市
  • 年月日: 2012-11-27
• [学会発表] Novel Cell Signal-responsive Polyplexes for Improved Colloidal Stability and Cell Specificity in Gene Delivery (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshiki Katayama
  • 学会等名: The 1st International Symposium on Application of Biomolecular Devices for Sustainable Functional Materials
  • 発表場所: 仙台市
  • 年月日: 2012-10-19
• [学会発表] 細胞内シグナルに応答する分岐状ポリエチレンイミンによる遺伝子デリバリー (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村雄大、土谷享、森健、新留琢郎、片山佳樹
  • 学会等名: 第49回化学関連支部合同九州大会
  • 発表場所: 北九州市
  • 年月日: 2012-06-30
• [学会発表] 腫瘍特異的デリバリーを指向したナノキャリアの設計 (2012)
  • 著者名/発表者名: 尚山堅士郎、渡部和人、千々岩信勝、森健、片山佳樹、新留琢郎
  • 学会等名: 第49回化学関連支部合同九州大会
  • 発表場所: 北九州市
  • 年月日: 2012-06-30
• [学会発表] MALDI-TOF-MS を用いる迅速なプロテインキナーゼ活性測定法の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大坪裕紀、森健、新留琢郎、片山佳樹
  • 学会等名: 第49回化学関連支部合同九州大会
  • 発表場所: 北九州市
  • 年月日: 2012-06-30
• [学会発表] 細胞内シグナルを用いる新しい診断・治療・創薬のためのツール (2011)
  • 著者名/発表者名: 片山佳樹
  • 学会等名: 幹細胞治療研究フォーラム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-11-24
• [学会発表] 細胞内プロテインキナーゼプロファイリングのためのペプチドアレイ (2011)
  • 著者名/発表者名: 片山佳樹
  • 学会等名: Sysmex プロテインカンファレンス
  • 発表場所: 神戸市
  • 年月日: 2011-10-12
• [学会発表] 高分子-ペプチド複合体により遺伝子の転写制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 片山佳樹、塩崎秀二郎、佐藤祐子、森健、新留琢郎
  • 学会等名: 高分子討論会
  • 発表場所: 岡山市
  • 年月日: 2011-09-28
• [学会発表] ポリマー/ペプチドコンジュゲートを用いるがんイメージング剤 (2011)
  • 著者名/発表者名: 片山佳樹、倉本政則、戸井田力、塩崎秀二郎、森健、新留琢郎
  • 学会等名: 高分子討論会
  • 発表場所: 岡山市
  • 年月日: 2011-09-28
• [学会発表] 生体分析への挑戦 (2011)
  • 著者名/発表者名: 片山佳樹
  • 学会等名: 日本分析化学会年会
  • 発表場所: 名古屋市
  • 年月日: 2011-09-14
• [学会発表] Intracellular signal responsive gene regulation system for disease cell specific therapy and imaging (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Katayama
  • 学会等名: 17th Annual Meeting of Japan Society of Gene Therapy
  • 発表場所: 福岡市
  • 年月日: 2011-07-15
• [学会発表] New gene regulation delivery system using peptide-pendant polyethyleneimine for cancer cell-specific therapy and imaging (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Katayama, R. Toita, J-H. Kang, T. Mori, T. Niidome
  • 学会等名: American Society of Gene & Cell Therapy 14th Annual Meeting
  • 発表場所: 米国
  • 年月日: 2011-05-19
• [図書] Nanotechnological strategies for tumor-targeting delivery of drugs or genes (2012)
  • 著者名/発表者名: Riki Toita, Yoshiki Katayama, Jeong-Hun Kang
  • 出版者: Nova Science Publishers
• [図書] 細胞内シグナル応答型遺伝子キャリア(ドラッグデリバリーシステムの新展開) (2012)
  • 著者名/発表者名: 片山佳樹
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] アレイチップでのセンシング(バイオセンシング・バイオイメージングのニュートレンド) (2012)
  • 著者名/発表者名: 片山佳樹
  • 出版者: 化学同人
• [図書] Technologies for the use of protein kinases into medical applications(Protein Kinases) (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshiki Katayama
• [備考]
  • URL: http://www.chem.kyushu-u.ac.jp/~katayama/
• [産業財産権] 金ナノロッドを含有する S/O 製剤 (2012)
  • 発明者名: 新留琢郎、新留康郎、神谷典穂、後藤雅宏、片山佳樹、ダークロンピスワン、野瀬圭介、栗原亮介
  • 権利者名: 九州大学
  • 産業財産権番号: 特願 2010-136286
  • 出願年月日: 2012-06-15
• [産業財産権] アドレッサブルポジショナルスキャニング法によるペプチド基質スクリーニング方法 (2011)
  • 発明者名: 片山佳樹、秦彬斗、矢山由洋、森健、新留琢郎
  • 権利者名: 九州大学
  • 産業財産権番号: PCT/JP2011/070087
  • 取得年月日: 2011-08-29
  • 外国
• [産業財産権] タンパク質キナーゼの新規基質ペプチド (2011)
  • 発明者名: 片山佳樹、秦彬斗、矢山由洋、韓暁明、下村隆、森健、新留琢郎
  • 権利者名: 九州大学
  • 産業財産権番号: PCT/JP2011/63699
  • 取得年月日: 20110600
  • 外国