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2020 Fiscal Year Annual Research Report

Development of immunostimulatory mRNA and lymphoid tissue-targeting carriers for cancer vaccine

Research Project

Project/Area Number 18H03529
Research InstitutionKyoto Prefectural University of Medicine

Principal Investigator

内田 智士  京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (20710726)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 弓場 英司  大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80582296)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
KeywordsmRNAワクチン / がんワクチン / 細胞性免疫 / 2本鎖RNA / 脂質性ナノ粒子 / 高分子ミセル / アジュバント
Outline of Annual Research Achievements

mRNAワクチンは効果的に細胞性免疫を誘導できるため、がんワクチンへ有望である。mRNAワクチンでは、主に脂質性ナノ粒子を構成する脂質性ナノ粒子を構成する脂質に免疫賦活化アジュバントとしての活性が付与されてきたが、脂質は体内動態の制御が困難であり、我々はより動態制御が容易なmRNAにアジュバント活性を付与した。本研究では、mRNAへのアジュバント活性の導入方法と、mRNA送達システムの構築を行っている。これまでに、mRNAに2本鎖構造を搭載することで、アジュバントとしての活性を併せ持つ設計を最適化し、さらに、免疫原性の低い脂質性ナノ粒子と併用することで、優れたワクチン効果が得られることを、マウスにて実証していた。
本年度の研究では、モデル抗原を発現するがん細胞を移植したマウスモデルにおいて、前年度までに構築したmRNAワクチンシステムにより、高い抗がん活性が得られることを示した。すなわち、独自に設計したシステムのがんワクチンへの有効性が実証された。
また、より安全性の高い投与を目指し、脂質を用いないmRNA送達方法も検討している。これまでに、我々は表面がポリエチレングリコールで覆われた高分子ミセルを用いることで、安全なmRNA送達が可能であることを示してきた。一方、この高分子ミセルは、安全性が高いものの、RNA分解酵素に対する耐性が低いことが課題であった。これに対して、本年度、mRNA修飾など様々な方法論でこの課題を克服することに成功した。さらに、高分子ミセルを用いて独自の2本鎖構造を有するmRNを送達することで、マウスに対して優れた細胞性免疫誘導活性を得ることができることも実証した。
以上のように、本年度までに、独自に開発したシステムが、モデル抗原を用いた評価において、優れた効果を示すことを実証した。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

  • Research Products

    (19 results)

All 2021 2020 Other

All Journal Article (10 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 10 results,  Open Access: 1 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 6 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Co-encapsulation of Cas9 mRNA and guide RNA in polyplex micelles enables genome editing in mouse brain2021

    • Author(s)
      S. Abbasi, S. Uchida, K. Toh, T.A. Tockary, A. Dirisala, K. Hayashi, S. Fukushima, K. Kataoka
    • Journal Title

      J. Control. Release

      Volume: 332 Pages: 260-268

    • DOI

      10.1016/j.jconrel.2021.02.026

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Treatment of ischemic neuronal death by introducing brain-derived neurotrophic factor mRNA using polyplex nanomicelle2021

    • Author(s)
      Y. Fukushima, S. Uchida, H. Imai, H. Nakatomi, K. Kataoka, N. Saito, K. Itaka
    • Journal Title

      Biomaterials

      Volume: 270 Pages: 120681

    • DOI

      10.1016/j.biomaterials.2021.120681

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] mRNA loading into ATP-responsive polyplex micelles with optimal density of phenylboronate ester crosslinking to balance robustness in the biological milieu and intracellular translational efficiency2021

    • Author(s)
      N. Yoshinaga, S. Uchida, A. Dirisala, M. Naito, K. Osada, H. Cabral, K. Kataoka
    • Journal Title

      J. Control. Release

      Volume: 330 Pages: 317-328

    • DOI

      10.1016/j.jconrel.2020.12.033

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Transient stealth coating of liver sinusoidal wall by anchoring two-armed PEG for retargeting nanomedicines2020

    • Author(s)
      A. Dirisala, S. Uchida, K. Toh, J. Li, S. Osawa, T. A. Tockary, X. Liu, S. Abbasi, K. Hayashi, Y. Mochida, S. Fukushima, H. Kinoh, K. Osada, K. Kataoka
    • Journal Title

      Science Advances_

      Volume: 6 Pages: eabb8133

    • DOI

      10.1126/sciadv.abb8133

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Bundling of mRNA strands inside polyion complexes improves mRNA delivery efficiency in vitro and in vivo2020

    • Author(s)
      K. Koji, N. Yoshinaga, Y. Mochida, T. Hong, T. Miyazaki, K. Kataoka, K. Osada, H. Cabral, S. Uchida
    • Journal Title

      Biomaterials

      Volume: 261 Pages: 120332

    • DOI

      10.1016/j.biomaterials.2020.120332

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Guanidine-phosphate interactions stabilize polyion complex micelles based on flexible catiomers to improve mRNA delivery2020

    • Author(s)
      T. Miyazaki, S. Uchida, H. Hatano, Y. Miyahara, A. Matsumoto, H. Cabral
    • Journal Title

      Eur. Polym. J.

      Volume: 140 Pages: 110028

    • DOI

      10.1016/j.eurpolymj.2020.110028

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Polymeric Nanocarriers with Controlled Chain Flexibility Boost mRNA Delivery In Vivo through Enhanced Structural Fastening2020

    • Author(s)
      T. Miyazaki, S. Uchida, S. Nagatoishi, K. Koji, T. Hong, S. Fukushima, K. Tsumoto, K. Ishihara, K. Kataoka, H. Cabral
    • Journal Title

      Adv Healthc Mater

      Volume: 9 Pages: e2000538

    • DOI

      10.1002/adhm.202000538

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Nanomedicine-Based Approaches for mRNA Delivery2020

    • Author(s)
      S. Uchida, F. Perche, C. Pichon, H. Cabral
    • Journal Title

      Mol. Pharm._

      Volume: 17 Pages: 3654-3684

    • DOI

      10.1021/acs.molpharmaceut.0c00618

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] mRNA as a Tool for Gene Transfection in 3D Cell Culture for Future Regenerative Therapy2020

    • Author(s)
      S. Uchida, K. Yanagihara, A. Matsui, K. Kataoka, K. Itaka
    • Journal Title

      Micromachines

      Volume: 11 Pages: 426

    • DOI

      10.3390/mi11040426

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A chemically unmodified agonistic DNA with growth factor functionality for in vivo therapeutic application2020

    • Author(s)
      R. Ueki, S. Uchida, N. Kanda, N. Yamada, A. Ueki, M. Akiyama, K. Toh, H. Cabral, S. Sando
    • Journal Title

      Science Advances_

      Volume: 6 Pages: eaay2801

    • DOI

      10.1126/sciadv.aay2801

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] メッセンジャーRNAのCOVID-19ワクチンへの応用とその後の展望2021

    • Author(s)
      内田 智士
    • Organizer
      2020年度 医療産業イノベーションフォーラム,
    • Invited
  • [Presentation] 新型コロナウイルスや未来のパンデミックに対するmRNAナノワクチンの開発2020

    • Author(s)
      内田 智士
    • Organizer
      第7回COINSシンポジウム ~小さく寄り添い大きく守る、未来の医療はすぐそこに~
    • Invited
  • [Presentation] RNAオリゴマーを用いたmRNA修飾法の開発とmRNA送達、ワクチンへの展開2020

    • Author(s)
      内田 智士
    • Organizer
      核酸医薬シンポジウム2020
    • Invited
  • [Presentation] mRNA bundling inside polyion complexes for their physical and biological stabilization2020

    • Author(s)
      S. Uchida, K. Koji, N. Yoshinaga, Y. Mochida, T. Hong, H. Cabral
    • Organizer
      8th International mRNA Health Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] mRNA nanomachine for treating rare genetic disorders2020

    • Author(s)
      S. Uchida
    • Organizer
      India-Japan Webinar on "Rare Genetic Disorders"
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] RNA構造に着目したメッセンジャーRNA 医薬の機能化2020

    • Author(s)
      内田 智士
    • Organizer
      第69回 高分子討論会
    • Invited
  • [Presentation] DNA、mRNAのex vivo導入による細胞治療の効果向上2020

    • Author(s)
      内田 智士
    • Organizer
      第36回日本DDS学会学術集会
    • Invited
  • [Remarks] ホームページ

    • URL

      http://www.f.kpu-m.ac.jp/y/medchem/uchida.html

  • [Patent(Industrial Property Rights)] ゲノム編集用ミセル2020

    • Inventor(s)
      1.片岡 一則,内田 智士,アッバシ サエド
    • Industrial Property Rights Holder
      川崎市産業振興財団
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2020-113434

URL: 

Published: 2021-12-27  

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