Development of ultrasound-responsive nanobubbles specialized on heart failure and construction of a disease treatment system

心力衰竭专用超声响应纳米气泡的开发及疾病治疗系统的构建

• 批准号: 21H03843
• 负责人: 根岸 洋一
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: Tokyo University of Pharmacy and Life Science
• 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 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H03843/
• 关键词: ナノバブル; 超音波; DDS; 心不全; 核酸・遺伝子

2021年度の結果より、カチオン性ポリマー修飾ナノバブルへのプラスミドDNA（pDNA）の搭載と遺伝子導入効果が示された。しかしながら、さらなる遺伝子導入活性を増強するために、ナノバブルへのカチオン性ポリマー修飾量を調整し、pDNA搭載量向上を図った。調製したアニオン性脂質含有ナノバブルに、カチオン性ポリマー添加量を変え、その表面電位を測定した。結果、カチオン性ポリマーを一定以上加え、数分相互作用させることで約＋10mV~20ｍVを示すカチオン性ナノバブルの調製が可能であった。さらに蛍光ラベル化したpDNAの添加量を変化させ、ゼーターサイザーおよびFACSにてナノバブルの表面電位およびpDNA搭載量を調べたところ、pDNA添加量増加に伴って、カチオン性からアニオン性へと表面電位がシフトした。ある一定以上の添加量では電位は一定となったことから、最大搭載量を明らかにできた。カチオン性ポリマー修飾によるナノバブルの粒子径および粒子個数の変化はほとんど認められないことも確認した。次にマウス心臓への超音波遺伝子導入を実施した。ルシフェラーゼをコードしたpDNAをカチオン性ナノバブルに表面コートし、尾静脈内投与後に、心臓への治療用超音波を照射し、24時間後のルシフェラーゼ活性を指標に導入効率を評価した。低い音圧では十分な導入活性を認めなかったのに対し、高い音圧強度では、非超音波照射群と比較して、5~10倍以上の発現上昇を示した。さらに作製した心不全モデルマウスに対しても同様のpDNA導入実験を行ったところ、その超音波併用による発現上昇傾向を示した。以上の結果より、ナノバブルと治療用超音波を併用した心臓への遺伝子導入システムの有用性が示された。

2021年的结果显示了质粒DNA（pDNA）和基因转移对阳离子聚合物修饰的纳米泡的影响。但是，为了进一步增强基因转移活性，调整了阳离子聚合物的修饰量以改善pDNA载荷的量。更改了添加到含含脂肪的阴离子脂质的纳米泡中的阳离子聚合物的量，并测量了聚合物的表面电势。结果，可以通过添加一定量的阳离子聚合物并允许相互作用几分钟来制备阳离子纳米泡，显示大约+10 mV至20 mV。此外，更改了荧光标记的pDNA的量，并使用Zater Sizer和FACS检查了表面电势和pDNA载荷量，并且随着添加的pDNA量的增加，表面电位从阳离子转移到阴离子。电势在一定量的添加内容下是恒定的，这清楚地清楚了最大加载量。还可以证实，由于阳离子聚合物的修饰，粒度和纳米泡的数量很小。接下来，进行超声基因转移到小鼠心脏中。将荧光素酶编码的pDNA表面涂在阳离子纳米泡上，在审美静脉给药后，患者用治疗性超声对心脏进行辐照，并在24小时后使用荧光素酶活性评估转移效率作为指数。虽然在低声压下未观察到足够的诱导活性，但在高声压强度下，与非膨胀辐照组相比，表达增加了5-10倍或更多。此外，对制备的心力衰竭小鼠进行了类似的pDNA引入实验，由于超声的组合，表达趋于增加。以上结果证明了使用纳米泡和治疗性超声检查心脏基因转移系统的有用性。

项目成果

超音波応答性ナノバブルによる核酸・遺伝子デリバリーシステムの開発

使用超声响应纳米气泡开发核酸/基因传递系统

• 发表时间: 2021
• 作者: Sutrisno Linawati;Chen Huajian;Chen Yazhou;Yoshitomi Toru;Kawazoe Naoki;Yang Yingnan;Chen Guoping;根岸洋一
• 通讯作者: 根岸洋一

超音波応答性核酸・遺伝子デリバリーを可能とするセラノスティクスシステムの開発

开发能够实现超声响应核酸/基因递送的治疗诊断系统

• 发表时间: 2021
• 作者: Kataoka Y;Baba T;Ikenoue T;Matsuoka Y;Matsumoto J;Kumasawa J;Tochitani K;Funakoshi H;Hosoda T;Kugimiya A;Shirano M;Hamabe F;Iwata S;Kitamura Y;Goto T;Handa T;Kido S;Fukuma S;Tomiyama N;Hirai T;Ogura T;根岸洋一
• 通讯作者: 根岸洋一

筋ターゲティング型mRNA封入脂質ナノ粒子の開発

肌肉靶向 mRNA 封装的脂质纳米颗粒的开发

• 发表时间: 2022
• 作者: 佐々木愛理;板谷祐紀;濱田圭祐;中島康介;三浦 剛;吉川大和;濱野展人;髙橋葉子;田中浩揮;秋田英万;野水基義;根岸洋一
• 通讯作者: 根岸洋一

筋ジストロフィー治療に向けた筋組織指向型mRNA封入脂質ナノ粒子の開発

开发用于肌肉营养不良治疗的肌肉组织定向 mRNA 封装的脂质纳米颗粒

• 发表时间: 2023
• 作者: 佐々木愛理;板谷祐紀;濱田圭祐;中島康介;三浦 剛;吉川大和;濱野展人;髙橋葉子;田中浩揮;秋田英万;野水基義;根岸洋一
• 通讯作者: 根岸洋一

核酸・遺伝子デリバリーを可能とする超音波応答性ナノバブルの開発とその応用

能够实现核酸/基因传递的超声响应纳米气泡的开发和应用

• 发表时间: 2021
• 作者: Nakamoto A;Hori M;Onishi H;Ota T;Fukui H;Ogawa K;Masumoto J;Kudo A;Kitamura Y;Kido S;Tomiyama N;E. Yuba;根岸洋一
• 通讯作者: 根岸洋一