2015 Fiscal Year Annual Research Report
キャリア粒子を用いた種・部位特異的な薬物伝達技術の開発と農業分野への応用
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15H01745
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
野村 俊之 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00285305)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
谷 修治 大阪府立大学, 生命環境科学研究科(系), 講師 (80405357)
徳本 勇人 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (70405348)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | キャリア粒子 / DDS / 植物 / イメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
食料の安定供給は、人類繁栄のための喫緊の課題である。研究代表者は、環境ナノリスクの網羅的研究において、細胞壁を備えた植物細胞へのリポソームの導入に成功した。本研究では、機能性成分を封入したキャリア粒子を創製し、植物や植物病原菌に対して種・部位特異的に薬物を導入するデリバリーシステムを『工学』と『農学』の異分野融合により開発することを目的とする。平成27年度の研究では、薬物送達用キャリア粒子として、リポソームとPLGA（乳酸・グリコール酸共重合体）を合成し、１）タバコ培養細胞BY-2をモデル細胞としたキャリアナノ粒子の導入、２）農薬封入キャリア粒子を用いた植物病原菌の防除、について主に検討を行い、以下の結論を得た。
１）正負に帯電したPSL粒子、PLGA粒子、リポソームをそれぞれBY-2細胞に暴露した。その結果、酵母細胞への取込が観察されたPSL粒子は、BY-2細胞には取り込まれず、細胞表面に付着または分散していることが分かった。一方、帯電符号に関わらず、PLGA粒子とリポソームはBY-2細胞に取り込まれ、正帯電では死滅、負帯電では生存していることが分かった。細胞に取り込まれた正帯電粒子は、細胞内部の分子と結合することで細胞は死滅したと推察される。
２）植物病原菌モデル細胞として卵菌類に属するジャガイモ疫病菌P. infestans、モデル薬物として核酸合成阻害剤のメタラキシルを用いた。P. infestansの胞子嚢懸濁液に、農薬封入PLGA粒子懸濁液を暴露した結果、PLGA粒子が細胞に取り込まれて内部で生分解され、封入した農薬が放出されることで胞子成長を阻害することが示唆された。また、トマトの葉をモデルとした感染実験を行った結果、P. infestansの感染を予防できることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
タバコ培養細胞に表面処理を施していない負帯電のキャリア粒子を導入できることを明らかにした。また、薬物を封入したPLGA粒子を用いて、植物病原菌の感染を予防できることも明らかにした。無機塩類を封入したキャリア粒子を用いた植物栽培試験については、封入効率の向上について検討を進めている。以上より、本研究は、おおむね順調に進んでいると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究の推進方策は以下の通りである。
１）各種顕微鏡（原子間力顕微鏡、共焦点レーザー顕微鏡、ディスク走査顕微鏡、透過型電子顕微鏡）を用いて、細胞表面と内部を詳細に観察することで、キャリア粒子の細胞内への取り込みメカニズムを明らかにする。
２）標的細胞の選択性や部位特異性を向上させるため、キャリア粒子にリガンド修飾をしたアクティブターゲティング法に検討する。
３）無機塩類を封入したキャリア粒子を用いた植物栽培試験を行う。
４）GFP遺伝子と選抜マーカー遺伝子を導入したpDNAを封入したキャリア粒子で、タバコ細胞を処理し、遺伝子導入を試みる。
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