遺伝子を刺激する磁性ナノ粒子の創製と血管形成療法への応用

刺激基因的磁性纳米颗粒的创建及其在血管生成治疗中的应用

基本信息

批准号：
15F15030
负责人：
大矢根綾子
金额：
$ 1.47万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、細胞への遺伝子導入機能と磁性を併せ示すDNA－磁性酸化鉄－リン酸カルシウム複合粒子を創製することを目的とする。研究代表者らはこれまでに、認可済みの医療用輸液を原料とする、安全性に優れたDNA－リン酸カルシウム複合層の合成技術を開発してきた。本研究では、この合成技術を利用し、磁性酸化鉄とDNAを複合担持させたリン酸カルシウム複合粒子を合成し、in vitroおよびin vivo機能評価を行った。平成28年度は、昨年度の基礎研究において獲得した合成指針を参考に、DNA（ルシフェラーゼのcDNAを含むプラスミド）および種々の濃度の磁性酸化鉄ナノ粒子（フェルカルボトラン）を添加したリン酸カルシウム過飽和溶液を用いて、DNA－磁性酸化鉄－リン酸カルシウム複合粒子を合成した。過飽和溶液への酸化鉄添加濃度が、得られる複合粒子のサイズ、表面ゼータ電位、酸化鉄およびDNA担持量に与える影響を明らかにし、細胞への遺伝子導入機能を最大化するための複合粒子の合成条件を見出した。最適化された複合粒子はサブミクロンサイズの大きさを持ち、合成後30分以内は分散状態を維持した。また、同複合粒子は、アモルファスリン酸カルシウムよりなるマトリックス中に多数の酸化鉄ナノ粒子を内包し、磁石の作用下において細胞への遺伝子導入機能を向上させた。さらに、マウス一過性脳虚血モデルを用いた予備的な動物実験を実施し、生体内における磁気ターゲティング応用の可能性について検討した。統計的処理に十分な数のデータは得られていないものの、複合粒子のin vivo磁気ターゲティング機能を示唆する予備的な結果が認められた。得られた複合粒子は、注射による生体内投与の可能なサイズ・分散性を持ち、遺伝子導入機能だけでなく、磁気ターゲティング機能を併せ示すと考えられることから、局所遺伝子治療用導入剤としての応用が期待される。

这项研究的目的是制造DNA-磁性氧化铁-磷酸钙复合颗粒，该复合颗粒既具有将基因引入细胞的能力，又具有磁性。目前，主要研究人员已开发出一种以经批准的医用输液为原料合成高度安全的DNA-磷酸钙复合层的技术。在本研究中，我们利用该合成技术合成了携带磁性氧化铁和DNA的磷酸钙复合颗粒，并评估了其在体外和体内的功能。 2016年度，我们根据去年基础研究中获得的DNA-磁性铁的合成指南，使用了磷酸钙过饱和溶液，其中添加了DNA（含有荧光素酶cDNA的质粒）和不同浓度的磁性氧化铁纳米粒子（fercarbotran）。合成了氧化物-磷酸钙复合颗粒。我发现，通过澄清添加到过饱和溶液中的氧化铁浓度对所得复合颗粒的尺寸、表面zeta电位以及负载的氧化铁和DNA的量的影响，合成复合颗粒以最大限度地提高将基因引入细胞的能力的条件。优化后的复合颗粒具有亚微米尺寸，并且在合成后30分钟内保持分散。此外，该复合颗粒在由无定形磷酸钙制成的基质中含有大量氧化铁纳米颗粒，并提高了在磁铁作用下将基因引入细胞的能力。此外，我们使用小鼠短暂性脑缺血模型进行了初步动物实验，以检验在体内应用磁靶向的可能性。尽管没有足够的数据进行统计分析，但初步结果表明复合颗粒具有体内磁靶向功能。所获得的复合颗粒具有允许通过注射在体内施用的尺寸和分散性，并且被认为不仅表现出基因转移功能而且还表现出磁性靶向功能，因此可以用作局部基因治疗的转移剂。

项目成果

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专利数量（0）

Controlled superficial assembly of DNA─amorphous calcium phosphate nanocomposite submicrospheres for surface-mediated gene delivery

DNA 的受控表面组装 — 用于表面介导基因传递的无定形磷酸钙纳米复合亚微球

DOI：
10.1016/j.colsurfb.2016.02.010
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
5.8
作者：
A. Oyane; H. Araki; M. Nakamura; Y. Shimizu; Q. T.H. Shubhra; A. Ito;H. Tsurushima
通讯作者：
H. Tsurushima

Gene Delivery Using Calcium Phosphate Nanoparticles Prepared from Infusion Fluids: Process Optimization and Comparison with Commercial Systems

使用由输注液制备的磷酸钙纳米颗粒进行基因递送：工艺优化以及与商业系统的比较