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

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。

我们开发了一种由磷灰石纳米颗粒制成的人工载体，可以控制晶体生长并实现高效的基因递送和表达。通过将镁离子或碳酸根离子掺入磷灰石颗粒中，生成纳米尺寸的颗粒，并且该颗粒在酸性环境中具有高溶解度。这提高了细胞对 DNA 的摄取，并促进内化后从磷灰石颗粒和核内体中释放 DNA，从而实现比现有方法多 5-100 倍的转基因表达。此外，通过将细胞识别分子物理吸附到碳酸盐磷灰石纳米晶体的表面，我们构建了细胞特异性的基因递送和表达系统。我们成功地使用脱唾液酸胎球蛋白和白蛋白（通过脱唾液酸糖蛋白受体促进肝细胞来源的细胞系摄取的分子）作为模型，成功地涂覆了 DNA/纳米颗粒复合物。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。通过使用具有这两种表面特性的复合材料，我们能够显着提高 DNA 的摄取和表达。我们还关注细胞外基质（ECM）蛋白对硬组织（骨骼和牙齿）中的无机成分具有高亲和力的事实，并成功地用 I 型胶原蛋白或纤连蛋白创建了纳米杂化 DNA/磷灰石。这种复合物特异性识别整合素受体，快速进入细胞，并在哺乳动物细胞中表现出极高的基因表达。如上所述，这种新的基因递送技术在基因表达效率、细胞识别、生物降解性和复杂制备的简易性方面均优于基础研究和临床环境中的其他现有方法，这是一项非常有前途的技术。

项目成果

物質導入担体、物質導入方法及び物質導入用キット

物质导入载体、物质导入方法以及物质导入试剂盒

• 发表时间: 2005

Designing Smart Nano-apatite Composites : The Emerging era of non-viral gene delivery

设计智能纳米磷灰石复合材料：非病毒基因传递的新兴时代

• 发表时间: 2005
• 期刊: Gene Therapy & Molecular Biology 8
• 作者: Chowdhury;E.H.;Akaike;T.
• 通讯作者: T.

High-efficiency gene delivery for expression in mammalian cells by nanoprecipitates of Ca-Mg phosphate

• DOI: 10.1016/j.gene.2004.07.015
• 发表时间: 2004-10-27
• 期刊: GENE
• 影响因子: 3.5
• 作者: Chowdhury, EH;Kunou, M;Akaike, T
• 通讯作者: Akaike, T

Fibronectin in collaboration with Mg2+ enhances transgene expression by calcioum phosphate coprecipitates

纤连蛋白与 Mg2 合作通过磷酸钙共沉淀物增强转基因表达

• 发表时间: 2004
• 期刊: Anal. Biochem. 335
• 作者: E.H.Chowdhury;F.T.Zohra;S.Tada;C.Kitamura;T.Akaike
• 通讯作者: T.Akaike

Integrin-supported fast rate intracellular delivery of plasmid DNA by ECM protein embedded-calcium phosphate complexes.

整合素支持通过嵌入 ECM 蛋白的磷酸钙复合物快速胞内递送质粒 DNA。

• 发表时间: 2005
• 期刊: Biochemistry 44
• 作者: Chowdhury;E.H.;Nagaoka;M.;Ogiwara;K.;Zohra;F.T.;Kutsuzawa K.;Tada;S.;Kitamura;C.;Akaike;T.
• 通讯作者: T.