超分子を用いた疾患および標的組織選択的かつ全身投与可能なゲノム編集技術の構築

使用超分子构建疾病和靶组织选择性和系统可管理的基因组编辑技术

• 批准号: 21K06672
• 负责人: 本山 敬一
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Kumamoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 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-21K06672/
• 关键词: ゲノム編集; ロタキサン; 超分子; シクロデキストリン

CRISPR-Cas9 は、革新的なゲノム編集技術であるが、安全性に優れる非ウイルキャリアによる全身投与可能なゲノム編集に成功した事例はほとんどない。ゲノム編集誘導のためには、近年、Cas9 タンパク質と sgRNA の複合体 (Cas9 RNP) をあらかじめ形成させ、細胞内に直接導入する方法が試みられている。そこで我々は次世代型 Cas9 RNP キャリアとして、ポリロタキサン (PRX) という超分子素材に注目した。PRX とは、複数の環状分子に貫通した軸分子の両末端を嵩高い分子で塞いだ超分子化合物である。PRX は柔軟性が高く、軸分子に沿って環状分子が回転・移動できるため、環状分子にアミノ基を導入すると、タンパク質や核酸の立体構造に合わせて変形し、オンデマンドにアミノ基を提示する結果、非常に高効率に複合体を形成可能性である。本研究の目的は、アミノ化ポリロタキサン(NH2-PRX)を用いて、全身投与で疾患や標的組織特異的に Cas9 RNP をデリバリー可能な基盤技術を構築し、安全かつ高効率な in vivo ゲノム編集技術の開発を行うことである。本研究では、Cas9 RNP キャリアとしてのNH2-PRXについて、細胞内で積極的なCas9 RNPのリリースを達成するために、NH2-PRXに種々の結合様式（ヒドラゾン結合、エステル結合、アセタール結合など）を導入して、更なる構造最適化を行った。その結果、ジスルフィド結合とカルバメート結合を導入することにより、細胞内でエンドソーム脱出効果およびCas9 RNPのリリース能を獲得することに成功した。さらに、本年度は、最適化したNH2-PRXにリガンド修飾を施し、細胞へのターゲティング獲得に関する研究を展開した。

CRISPR-Cas9 is an innovative compilation technology, and its safety is excellent. In recent years, Cas9 RNP has been successfully introduced into cells. The next generation of Cas9 RNP is called PRX. PRX is a compound of supramolecular molecules. PRX has high flexibility and mobility along the axis, and the introduction of cyclic molecules into the structure of nucleic acids suggests the possibility of complex formation at a very high efficiency. The purpose of this study is to develop a tissue-specific Cas9 RNP for whole-body delivery to target tissues, to construct a possible substrate technology, and to develop a safe, high-efficiency in vivo editing technology. In this study, Cas9 RNP was isolated from NH2-PRX, and active Cas9 RNP was isolated from NH2-PRX cells. In addition, NH2-PRX seed combinations were introduced and optimized. The results of this study were as follows: 1. The results of this study were as follows: 1. The results of this study were as follows: 1. This year, the optimization of NH2-PRX was carried out.

项目成果

自律的な多段階変形特性によりゲノム編集分子の高効率な搭載・デリバリーを可能にするアミノ化シクロデキストリンポリロタキサンの構築

构建胺化环糊精聚轮烷，通过自主多步变形特性实现基因组编辑分子的高效装载和递送

• 发表时间: 2021
• 作者: 田原春徹;木原拓也;小野寺理沙子;本山敬一;東 大志
• 通讯作者: 東 大志

熊本大学大学院生命科学研究部製剤設計学分野

熊本大学生命科学研究生院药品设计系

自律的な変形を介して Cas9 RNP を搭載・デリバリーする超分子ナノソフトロボットの開発

开发通过自主变形加载和输送Cas9 RNP的超分子纳米软机器人

• 发表时间: 2021
• 作者: 田原春 徹;木原拓也;小野寺理沙子;本山敬一;東 大志
• 通讯作者: 東 大志

変幻自在ポリマーによるゲノム編集分子の細胞内導入と機能解明

使用变形聚合物进行基因组编辑分子的细胞内引入和功能阐明

• 发表时间: 2022
• 作者: 片之坂麗奈;田原春徹;木原拓也;小野寺理沙子;本山敬一;東 大志
• 通讯作者: 東 大志

変幻自在ポリマーによるゲノム編集分子細胞内デリバリーの機構解明

使用变形聚合物阐明基因组编辑分子的细胞内传递机制

• 发表时间: 2022
• 作者: 片之坂麗奈;田原春徹;木原拓也;小野寺理沙子;本山敬一;東 大志
• 通讯作者: 東 大志