炭酸アパタイトのナノ粒子設計による細胞特異的治療をめざす超高効率DNA/RNAデリバリーシステム

超高效 DNA/RNA 递送系统，旨在使用碳酸盐磷灰石纳米颗粒设计进行细胞特异性治疗

• 批准号: 04F04108
• 负责人: 赤池 敏宏
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04F04108/
• 关键词: アパタイトナノ粒子; 炭酸アパタイトナノ結晶; 細胞認識分子; DNA; ナノ粒子複合体; 細胞外マトリックス; インテグリンレセプター; 遺伝子デリバリー技術; 生分解性; DNAデリバリー; カルボネイトアパタイト; DNA-ナノパーティクル; ナノキャリア; アシアロ糖タンパク質; 遺伝子導入; pH感受性ナノ結晶; 非ウイルス性遺伝子キャリアー; アパタイトナノ粒子; 炭酸アパタイトナノ結晶; 細胞認識分子; DNA; ナノ粒子複合体; 細胞外マトリックス; インテグリンレセプター; 遺伝子デリバリー技術; 生分解性; DNAデリバリー; カルボネイトアパタイト; DNA-ナノパーティクル; ナノキャリア; アシアロ糖タンパク質; 遺伝子導入; pH感受性ナノ結晶; 非ウイルス性遺伝子キャリアー

我々は、高効率の遺伝子送達・発現を達成する、結晶成長を制御できるアパタイトナノ粒子による人工坦体を開発した。マグネシウムイオンまたは炭酸イオンをアパタイト粒子に含有させることにより、ナノサイズの粒子を生成させ、なおかつその粒子に酸性環境下における高い溶解性を付与した。これにより、細胞によるDNAの取り込みが向上し、そして細胞内移行後におけるDNAのアパタイト粒子からの放出、さらにエンドソームからの放出が促進され、結果として現存する手法の5-100倍もの導入遺伝子発現を達成した。さらに、炭酸アパタイトナノ結晶の表面に細胞認識分子を物理的に吸着させることにより、細胞特異的な遺伝子送達・発現システムを構築した。アシアロ糖タンパク質レセプターを介して肝実質細胞由来の細胞株による取り込みを促進させる分子であるアシアロフェツインとアルブミンをモデルとして用い、DNA/ナノ粒子複合体をコートすることに成功した。アルブミンは、粒子と細胞表面との非特異的な相互作用を抑制させるために用いたものである。この二種類の表面特性を持つ複合体を用いることで、DNAの取り込みと発現を著しく向上させることに成功した。また我々は、細胞外マトリックス(ECM)タンパク質が硬組織(骨や歯)中の無機成分に対してもともと親和性が高いことに着目し、DNA/アパタイトにI型コラーゲンまたはフィブロネクチンとのナノハイブリッドを作製することに成功した。この複合体はインテグリンレセプターを特異的に認識して迅速に細胞内に進入し、哺乳細胞において非常に高い遺伝子発現を示した。以上の通り、この新規遺伝子デリバリー技術は遺伝子の発現効率、細胞認識性、生分解性、複合体調製の簡便性の点で、基礎研究の分野でも臨床の現場でも、現在ある他の手法よりも非常に有望な技術である。

我们已经开发了一种由磷灰石纳米颗粒制成的人造载体，该载体可以控制晶体生长，从而实现高效率的基因递送和表达。磷灰石颗粒中包括镁离子或碳酸盐离子，导致纳米大小，并且在酸性环境中也给出了较高的溶解度。这种增强了细胞的DNA摄取，并促进了细胞迁移后磷灰石颗粒的DNA释放，也从内体中释放了DNA，导致转基因作为现有方法的表达5-100倍。此外，通过在碳酸盐磷灰石纳米晶体表面物理吸附细胞识别分子，构建了细胞特异性基因递送和表达系统。我们使用asialofetuin和白蛋白成功地覆盖了DNA/纳米颗粒复合物，这些分子通过通过asialoglycoprotein受体促进肝病的细胞系促进细胞系的摄取。白蛋白用于抑制颗粒和细胞表面之间的非特异性相互作用。通过使用这两种表面特性，我们成功地改善了DNA的吸收和表达。我们还关注以下事实：细胞外基质（ECM）蛋白对硬组织（骨和牙齿）中无机成分具有高亲和力，并且成功地生产了具有I型胶原蛋白或纤连蛋白的DNA/磷灰石的纳米杂化。该复合物特异性地识别整联蛋白受体并迅速进入细胞，显示出在哺乳动物细胞中极高的基因表达。如上所述，这种新型基因输送技术比目前在基础研究和临床环境领域的其他方法更具前景的技术，就基因表达效率，细胞识别率，生物降解性和复杂制剂的便利性而言。