pH応答性炭酸アパタイトナノ粒子を用いたES細胞の分化制御

使用 pH 响应性碳酸盐磷灰石纳米粒子控制 ES 细胞分化

• 批准号: 11F01350
• 负责人: 赤池 敏宏
• 金额: $ 0.83万
• 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: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11F01350/
• 关键词: 炭酸アパタイトナノ粒子; pH応答性ナノ粒子; 制癌剤のドラッグデリバリー; ドキソルビシン; E-カドヘリン-Fcキメラタンパク; ソノーティング効果; iPS細胞の非ウィルス的作製法; Si-RNAデリバリー; 炭酸アパタイト; ES/iPS細胞; si-RNAデリバリー; E-カドヘリンFcキメラタンパク質; 細胞用まな板; Cell-Cooking Plate; 細胞認識性マトリックス; ES細胞; siRNA; ドキソルビシン-炭酸アパタイトナノ粒子複合体

大阪大学医学部一消化器外科グループとの共同研究で炭酸アパタイト微粒子を200～300nmサイズ以下にまで微細化させることに成功し、これらのナノ粒子の調整時に加えられたドキソルビシン(Dox)や各種DNA、siRNAが定量的に担持されること、さらにそれらのナノ粒子が既に報告済みのpH応答的崩壊と包摂分子の細胞(リボソーム)内放出を示すことを定量的に確認した。これらの①取り込み②細胞内挙動③生理活性発現メカニズム④放出カルシウムの細胞外排出等のプロセスの解析も行った。消化器がん治療等の臨床において使用されるドキソルビシン(DOX)包摂の炭酸アパタイトはin vitro細胞内での取り込みと迅速なpH応答性、分解・放出を経てフリーなDOXの投与の場合より圧倒的に効率的に腫瘍を縮小させ延命効果を発揮させた。(Nature Co㎜unication再審査中)また当研究室(S. Hossainグループ)のもう一つの独創的技術であるカドヘリンキメラタンパク、各種合成糖質高分子等々の新規の細胞接着用マトリックス設計論(マトリックス工学)を応用し、ips細胞作製に通常用いられるマウス胎児繊維芽細胞に対して炭酸アパタイトナノ粒子による遺伝子導入を試みた。細胞マトリックスの一種であるフィブロネクチンをコートした炭酸アパタイトナノ粒子を用いると、遺伝子導入の従来のいかなる方法よりも効率的にips細胞を作成することが出来た。次に当研究室で設計・開発されたE-カドヘリン―Fcキメラタンパク質をコートしたディッシュに前述の成功裏に出現したips細胞コロニーを移し替え、E-カドヘリン―Fcマトリックスのソーティング効果を検討した。E-カドヘリンを発現するiPS細胞のみが接着および増殖した。これはiPS細胞にマトリックス工学を応用した細胞ソーティングの最初の成功例となった。

在与大阪大学医学院消化器外科组的联合研究中，我们成功地将碳酸盐磷灰石微粒减小至200至300 nm或更小，我们定量地证实了siRNA的定量支持，并且这些纳米颗粒表现出了先前报道的效果。 pH 响应性衰减和封装分子的细胞内（核糖体）释放。我们还分析了（1）摄取、（2）细胞内行为、（3）生理活性表达机制和（4）细胞中释放的钙的排泄等过程。临床上用于胃肠道癌症治疗的含阿霉素（DOX）的碳酸盐磷灰石，可在体外被细胞摄取，具有快速的pH响应性，通过分解和释放优于施用游离DOX，可有效缩小肿瘤尺寸。并延长生存期。 （Nature Communications正在审稿中）此外，我们实验室（S. Hossain组）的另一项原创技术是利用钙粘蛋白嵌合蛋白、各种合成碳水化合物聚合物等设计新型细胞粘附基质的理论。我们尝试利用碳酸盐磷灰石引入基因使用碳酸磷灰石纳米颗粒将纳米颗粒植入小鼠胎儿成纤维细胞中，该成纤维细胞通常用于生产 IPS 细胞。通过使用涂有纤连蛋白（一种细胞基质）的碳酸盐磷灰石纳米颗粒，我们能够比任何传统的基因转移方法更有效地创建 IPS 细胞。接下来，我们将上述成功出现的ips细胞集落转移至涂有本实验室设计开发的E-cadherin-Fc嵌合蛋白的培养皿中，并检测E-cadherin-Fc基质的分选效果。只有表达 E-钙粘蛋白的 iPS 细胞才能粘附并增殖。这是使用 iPS 细胞矩阵工程进行细胞分选的第一个成功示例。

项目成果

Intracellular Regulation of ES/iPS Cells on E-Cad-Fc Engineered Matrix facilitated by Bio-functionalized Nanoparticles of Carbonate Apatite

碳酸盐磷灰石生物功能化纳米颗粒促进 E-Cad-Fc 工程基质上 ES/iPS 细胞的细胞内调节

• 发表时间: 2012
• 作者: K. Arai;T. Adachi;S. Hossain;T. Akaike;M. Nakamura,;S. Hossain and T. Akaike,
• 通讯作者: S. Hossain and T. Akaike,

Bile Acids Increase Levels of MicroRNAs 221 and 222, Leading to Degradation of CDX2 During Esophageal Carcinogenesis

• DOI: 10.1053/j.gastro.2013.08.008
• 发表时间: 2013-12-01
• 期刊: GASTROENTEROLOGY
• 影响因子: 29.4
• 作者: Matsuzaki, Juntaro;Suzuki, Hidekazu;Hibi, Toshifumi
• 通讯作者: Hibi, Toshifumi

pH-sensitive Nano-crystals of Carbonate Apatite for Smart and Efficent Drug/transgene Delivery

pH 敏感碳酸盐磷灰石纳米晶体用于智能高效的药物/转基因递送

• 发表时间: 2013
• 作者: Sharif Hossain;T. Akaike
• 通讯作者: T. Akaike

PKC activation promotes internalization of DNA-immobilized inorganic nano-crystals by clathrin-dependent endocytosis for efficient transgene exnression in human lymphocytes

PKC 激活通过网格蛋白依赖性内吞作用促进 DNA 固定的无机纳米晶体的内化，从而在人淋巴细胞中有效表达转基因

• DOI: 10.4172/2157-7439.1000174
• 发表时间: 2013
• 期刊: J. of Nanomed. and Nanotech.
• 作者: Nag K^*;Hossain S^* (^*equal first author);Naznin S;Chowdhury EH
• 通讯作者: Chowdhury EH

Bio-functionalized pH-sensitive Carbonate Apatite Nanoparticles Facilitated Intracellular Regulation of ES/iPS Cells on E-Cad-Fc Engineered Matrix,

生物功能化 pH 敏感碳酸盐磷灰石纳米颗粒促进 E-Cad-Fc 工程基质上 ES/iPS 细胞的细胞内调节，

• 发表时间: 2012
• 作者: Sharif Hossain and Toshihiro Akaike