ヌクレアーゼ抵抗性修飾核酸を搭載した多機能性ナノ構造体による新規核酸医薬の創製

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18109001
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 松田 彰 Hokkaido University, 大学院・薬学研究院, 教授 (90157313)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 原島 秀吉 北海道大学, 大学院・薬学研究院, 教授 (00183567) ; 南川 典昭 徳島大学, 大学院・ヘルスバイオサイエンス, 教授 (40209820)
• Keywords: ヌクレアーゼ抵抗性核酸 / 2'-O-メチル-4'-チオリボヌクレオシド / 4'-チオDNA / MEND / siRNA / ホタルルシフェラーゼ / Dicer / リポソーム

Research Abstract

2'-OMe-4'-thio体(MeS)の位置および数を変えた21mer siRNAおよびDicer基質となる25mer siRNAを合成した。それらをMEND(リポソーム)に搭載しホタルルシフェラーゼを強制発現させたHeLa細胞で活性評価を行った。antisense鎖の修飾は活性を大幅に減弱させたがsense鎖は両末端3-5残基の修飾が許容であった。一方、48時間後のIC_<50>値を比較すると、最も低活性であったのは未修飾21mer siRNA(31.7nM)であり、最も高活性であったのはsense鎖の5'-末端5残基と3'-末端2残基をMeSで修飾したDicer基質siRNA(11.3nM)であった。活性の持続は、未修飾21mer siRNAのそれを1とすると、最も高活性な修飾型Dicer基質は1.63倍であり、活性の立ち上がりが速く、持続時間も長い結果を得た。一方、4'-thioDNAを含むshRNA発現ベクター(ヌクレアーゼ抵抗性人工DNAデバイス)は、ルシフェラーゼ遺伝子の一部に4'-thioDNA(40mer)を組み込み、NIH3T3細胞に導入後ルシフェラーゼ活性を測定した。その結果、すべて天然型DNAプラスミドの活性を100とすると、2種類のヌクレオチド(ATまたはGC)を4'-thio体にした場合には最大40%の活性が観察された。従って、4'-thioDNAがマウス細胞中のRNA polIIで転写されたことが明らかになった。一方、in vivo実験を可能とするMENDの開発で、エンドソームからの脱出を効果的にするshort GALA(ペプチド)をMEND膜上に装着することによってsiRNAの抗腫瘍活性が増強された。

Research Products

• [Journal Article] Synthesis and characterization of 2'-modified-4'-thioRNA : a comprehensive comparison of nuclease stability. (2009)
  • Author(s): M.Takahashi, et al.
  • Journal Title: Nucleic Acids Res. 37 Pages: 1353-1362
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Selective recognition of unnatural imidazopyridopyrimidine : naphthyridine base pairs consisting of four hydrogen bonds by the Klenow fragment. (2009)
  • Author(s): N.Minakawa, et al.
  • Journal Title: J.Am.Chem.Soc. 131 Pages: 1644-1645
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Unnatural imidazopyridopyrimidine : naphthyridine base pairs : selective incorporation and extension reaction by Deep Vent(exo-)DNA polymerase. (2009)
  • Author(s): S.Ogata, et al.
  • Journal Title: Nucleic Acids Res. 37 Pages: 5602-5609
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A pH-sensitive fusogenic peptide facilitates endosomal escape and greatly enhances the gene silencing of siRNA-containing nanoparticles in vitro and in vivo. (2009)
  • Author(s): H.Hatakeyama, et al.
  • Journal Title: J.Control. Release 139 Pages: 127-132
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Envelope-type lipid nanoparticles incorporating a short PEG-lipid conjugate for improved control of intracellular trafficking and transgene transcription. (2009)
  • Author(s): T.Masuda, et al.
  • Journal Title: Biomaterials 30 Pages: 4806-4814
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Enhanced gene expression by a novel stearylated INF7 peptide derivative through fusion independent endosomal escape. (2009)
  • Author(s): A.El-Sayed, et al.
  • Journal Title: J.Control. Release 138 Pages: 160-167
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 核酸創薬 (2009)
  • Author(s): 松田彰
  • Organizer: 第28回メデシナルケミストリーシンポジウム
  • Place of Presentation: 東京大学(東京都文京区)
  • Year and Date: 2009-11-25