遺伝子デリバリーのためのインテリジェント高分子ミセル型ナノカプセルの創製

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14380391
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 片岡 一則 東京大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00130245)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 斯波 真理子 国立循環器病センター, 研究所, 室長(研究職) (70271575) ; 原田 敦史 東京大学, 大学院・工学研究科, 助手 (50302774)
• Keywords: 高分子ミセル / 遺伝子デリバリー / ブロック共重合体 / ナノカプセル / DNA / 生体適合性 / ポリエチレングリコール

Research Abstract

本研究は、内核に遺伝子DNAを保持し、かつ表層部に標的細胞による認識と取り込みを促進させるためのパイロット分子を結合させた生体適合型高分子ナノカプセル(高分子ミセル)を創製し、その新規遺伝子ベクターとしての有用性を明らかにすることを目的として検討を行う。本年度は、以下の2項目を中心に検討した。
(1)末端官能基を有するポリエチレングリコール(PEG)/ポリアミンブロック共重合体の合成とパイロット分子の導入:酸処理によって容易にアルデヒド基へ変換可能であるアセタール(3,3-diethoxy-1-propanol)のカリウムアルコキシドを開始剤としてエチレンオキシドの開環重合を行った後、ジメチルアミノニチルメタクリレート(DMAEMA)を添加し、逐次重合させ、末端にアセタール基を有するPEG-PDMAEMAブロック共重合体を得た。PEG末端からの重合の確認は、GPC測定により行い、最終的に得られたブロック共重合体の構造の確認は、^1HNMR測定より行った。また、得られたPEG-PDMAEMAの末端のアセタール基を酸処理(pH2のHCl溶液中で撹拌)することによりアルデヒド基へ変換した。この末端アルデヒド基へ1級アミノ基を有するラクトース誘導体を反応させる事によってシッフ塩基を形成させ、さらに、還元剤を添加することによって、ラクトース残基を末端に有するPEG-PDMAEMAを得た。
(2)遺伝子DNA内包高分子ミセルの調製と特性解析:遺伝子DNAとPEG-PDMAEMAブロック共重合体からの高分子ミセル形成を行った。ゲル電気泳動、エチジウムブロマイドの消光アッセイ、光散乱測定により、混合荷電比と形成される高分子ミセルの粒径の関係を評価した。混合荷電比を最適化することにより、平均粒径90nm程度の単分散なミセルが形成されることが確認された。さらに、ポリアニオン添加による遺伝子DNAの放出に関して、ゲル電気泳動により評価した結果、PEG-PDMAEMAとDNAから形成されたミセルは、静電相互作用だけでなく、ポリマー鎖の化学構造に起因する疎水性相互作用による安定化があることが示唆された。

Research Products

• [Publications] K.Itaka, K.Yamauchi, A.Harada, K.Nakamura, H.Kawaguchi, K.Kataoka: "Polyion complex micelles from plasmid DNA and poly (ethylene glycol) -poly (L-lysine) block copolymer as serum-tolerable polyplex system : Physicochemical properties of micelles relevant to gene transfection efficiency"Biomaterials. (in press).
• [Publications] K.Itaka, A.Harada, K.Nakamura, H.Kawaguchi, K.Kataoka: "Evaluation by fluorescence resonance energy transfer of the stability on nonviral gene delivery vectors under physiological conditions"Biomacromolecules. 3(4). 841-845 (2002)
• [Publications] Y.Kakizawa, K.Kataoka: "Block copolymer self-assembly into monodispersive nanoparticles with hybrid core of antisense DNA and calcium phosphate"Langmuir. 18(2). 4539-4543 (2002)
• [Publications] M.Harada-Shiba, K.Ymauchi, A.Harada, K.Shimokado, K.Kataoka: "Polyion complex micelles as avector for gene therapy -Pharmacokinetics and in vivo gene transfer-"Gene Therapy. 9(6). 407-414 (2002)
• [Publications] Y.Kakizawa, K.Kataoka: "Block copolymer micelles for delivery of gene and related compounds"Adv. Drug Deliv. Rev.. 54(2). 203-222 (2002)
• [Publications] K.Itaka, K.Miyata, A.Harada, H.Kawaguchi, K.Nakamura, K.Kataoka: "Carrier based Drug Delivery (ACS Sympoium Series)"Ed. S. Svenson, Amrican Chemical Society, Washington, D.C., USA(in press).