Design of Diffusive pDNA Carrier for In Vivo Unexplored Space and In Situ Stem Cell Regenerative Medicine

用于体内未知空间和原位干细胞再生医学的扩散 pDNA 载体设计

基本信息

批准号：
21H03820
负责人：
朝山章一郎
金额：
$ 11.15万
依托单位：
Tokyo Metropolitan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究は、生体組織内未踏領域への環状DNA拡散送達材料を創製し、生体個体内におけるその場での組織幹細胞再生医療を実現することを目的としている。対象組織は、骨格筋とし、超高齢社会に突入した我が国の運動器障害の要介護者を減少させ、健康寿命の延伸を目指す。本年度は、末端の陽イオンの化学構造が異なるポリエチレングリコール（PEG）を各種合成し、高感度検出のために昨年度更新購入したゲルドキュメンテーション解析システムを用いてゲル内泳動度を比較検証する過程で、Gu-PEGとは異なる構造の疎水性のモノカチオンを有するPEGが、混合電荷比１においても、環状DNAとの極めて高い結合性を示すことを見出した。得られたモノイオンコンプレックス（MIC）をマウス骨格筋内へ局所投与して、遺伝子発現（ルシフェラーゼレポーターアッセイ）を評価すると、環状DNA単独投与よりも、遺伝子発現が抑制されるほどのMIC形成能の高さを示した。そのため、静脈投与への展開も期待できるMICが得られたと考えられる。得られた結果を踏まえて、潜在的カチオン毒性を皆無にするため、MICに加えて、全くカチオンを用いないノニオンコンプレックス（NIC）の形成も並行して行った。その結果、チミンを末端に有するPEG（Thy-PEG）が、環状DNAとのNICを形成することを明らかにし、マウス骨格筋内において、環状DNA単独を超える遺伝子発現を示した。従って、MICよりも、NICは環状DNAの組織内拡散に優位な構造の可能性が示唆された。すなわち、Gu-PEGと共に、環状DNA拡散送達材料として、「疎水性モノカチオン性PEGとのpDNA MIC」、および、「Thy-PEGとのpDNA NIC」を創製し、今後の治療展開への可能性を拡げることに成功した。

这项研究旨在为活组织中未开发的区域创建圆形DNA扩散递送材料，并实现现场组织干细胞再生医学。目标组织是骨骼肌肉，旨在减少需要照顾日本运动障碍的人的数量，这些人进入了超老年社会，并延长他们健康的预期寿命。在今年，我们将各种聚乙烯乙二醇（PEG）与末端阳离子的不同化学结构合成，并使用去年购买的凝胶文档分析系统比较并验证了内部迁移率，以进行高灵敏度检测。我们发现，具有与GU-PEG不同的结构的PEG与圆形DNA的结合极高，即使以1的混合电荷比的结合。因此，人们认为获得了麦克风，可以预期将其用于静脉内给药。根据获得的结果，为了消除任何潜在的阳离子毒性，除了麦克风，不使用阳离子的麦克风，非离子复合物（NIC），也是并行形成的，以消除麦克风。结果，据揭示了用胸骨在其末端形成圆形DNA的NIC的PEG（Thy-peg），并且在小鼠骨骼肌中显示基因表达超过圆形DNA。因此，有人提出NIC的结构可能比圆形DNA的组织扩散优于MIC。换句话说，我们与Gu-peg一起创建了“具有疏水单peg的pDNA MIC”和“带有THY-PEG的PDNA NIC”作为圆形DNA扩散递送材料，并成功地扩展了未来治疗发展的可能性。