ナノDDSのための無機融合人工エクソソームの開発

用于纳米 DDS 的无机融合人工外泌体的开发

基本信息

批准号：
21J13562
负责人：
水田涼介
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、ナノサイズのヒドロゲル微粒子や無機微粒子などの表面に生体膜を被覆することによる人工生体膜小胞の開発を目的としている。今年度は、シリカナノ粒子をモデルに粒子表面に人工生体膜を被覆する一連の手法の開発に重点を置いて研究を推進した。具体的な研究成果を以下に述べる。無機微粒子表面に脂質二分子膜を被覆することで、生体適合性の向上や薬物の安定な保持が可能となることが報告されている。しかし、膜被覆粒子を構築する従来の手法は、限られた組成の粒子や生体膜にのみ用いることができ、粒子収率は低い。そこで、様々な組成の粒子や膜に適用でき、高収率で簡便な手法の開発が望まれている。本研究では、密度勾配遠心方により作製した濃縮脂質層にナノ粒子を透過させ、粒子表面に効率的に脂質二分子膜を被覆する手法を開発した。脂質層を透過した粒子の粒径は、20 nm程度増大しており、表面電荷は脂質により遮蔽されることが明らかとなった。これは、粒子表面に脂質が複合化したことを示している。また、示差操作熱量分析等の結果から、脂質膜を透過したシリカナノ粒子では用いた脂質の相転移温度付近に吸熱ピークが確認できた。これらの結果は、粒子表面に脂質二分子膜が被覆したことを示している。さらに、脂質膜被覆粒子表面に無細胞タンパク質発現系を利用して、自己組織的に膜タンパク質を修飾することについても検討した。実際に、正しい配向で、高い効率で粒子表面にフルレングスのSARS-CoV-2のスパイクタンパク質を機能を保持した状態で修飾できたことがWestern blottingやイメージングフローサイトメトリーにより明らかとなった。今年度実施した研究は、ナノ粒子をコアとして構成要素が明確に規定された人工生体膜を被覆した粒子を構築する新規手法としても学術的価値が高く、これらの結果は学術雑誌Smallに受理され、掲載された。

这项研究旨在通过覆盖纳米大小的水凝胶颗粒的表面和生物膜的无机颗粒来开发人工生物膜囊泡。今年，我们一直在促进我们的研究，重点是开发一系列覆盖二氧化硅纳米颗粒表面的人工生物膜的方法。具体的研究结果如下所述。据报道，用脂质双层膜将无机细颗粒的表面涂覆可以改善药物的生物相容性和稳定的保留。但是，用于构造膜涂层颗粒的常规方法只能用于有限的组成或生物膜的颗粒，并且颗粒的产率较低。因此，希望开发一种可以应用于各种组合物和高产量的颗粒和膜的简单方法。在这项研究中，我们开发了一种方法，其中通过密度梯度离心产生的浓缩脂质层渗透到纳米颗粒，并用脂质双层有效覆盖颗粒表面。在脂质层中渗透的颗粒的粒径增加了约20 nm，并且发现表面电荷被脂质遮挡。这表明脂质已被偶联到颗粒的表面。此外，差异操纵的热量分析等结果证实，在通过脂质膜渗透的硅纳米颗粒中使用的脂质的相变温度附近发现了吸热峰。这些结果表明，颗粒的表面被脂质双层覆盖。此外，我们还通过在脂质膜涂层颗粒的表面上利用无细胞蛋白表达系统来研究膜蛋白的自组织修饰。实际上，蛋白质印迹和成像流式细胞仪表明，粒子表面上的全长SARS-COV-2尖峰蛋白可以通过高效率以正确的方向和高功能来修饰。今年进行的这项研究具有很高的学术价值，是一种构造涂有人工生物膜的颗粒的新方法，纳米颗粒是核心，具有明确的组成部分，并且这些结果被接受并发表在Small学术期刊上。