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

基本信息

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

项目摘要

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是一种创新的基因组编辑技术，但是使用高度安全的非威胁载体进行了系统地管理基因组编辑。为了诱导基因组编辑，最近尝试尝试形成CAS9蛋白和SGRNA（CAS9 RNP）的复合物，并将它们直接引入细胞。因此，我们专注于一种称为polyrotaxane（PRX）的超分子材料作为下一代CAS9 RNP载体。 PRX是一种超分子化合物，其中轴向分子的两端穿透了多个圆形分子，用笨重的分子封闭。 PRX具有高度柔韧性，可以允许循环分子沿轴分子旋转并移动，因此当将氨基组引入环状分子中时，它将根据蛋白质或核酸的三维结构而变形，结果，需求时会显示氨基组，并且可以在需求中显示出非常高效的效率。这项研究的目的是建立一种基本技术，该技术可以使用氨氨基苯丙胺（NH2-PRX）专门针对疾病和靶向组织提供CAS9 RNP，并开发安全且高效的体内基因组编辑技术。在这项研究中，对于NH2-PRX作为CAS9 RNP载体，我们引入了各种结合模式（悬挂齐键，酯键，乙酰键等）中的NH2-PRX中，以实现细胞内的阳性CAS9 RNP释放，进一步进行了结构优化。结果，通过引入二硫键和氨基甲酸酯键，我们成功地实现了内体逃生效应以及在细胞中释放CAS9 RNP的能力。此外，今年，我们通过将配体修饰应用于优化的NH2-PRX进行了研究。

项目成果

期刊论文数量（7）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

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

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
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

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
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

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

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
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

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
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

CRISPR-Cas9 の高効率なデリバリーを可能にする多段階変形型超分子ナノソフトロボットの構築

构建多步可变形超分子纳米软机器人，可高效递送 CRISPR-Cas9

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
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

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作者：
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通讯作者：
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发表时间：
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影响因子：
0
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影响因子：
0
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通讯作者：
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2022
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0
作者：
難波七海;柚木崎美織;近藤悠希;山田侑世;竹尾透;中潟直己;江良択実;東大志;本山敬一;有馬英俊;関貴弘;倉内祐樹;香月博志;松尾宗明;檜垣克美;入江徹美;石塚洋一;Yoichi Sunagawa;鯨井千実，徳川宗成，井上靖道，石内勘一郎，松野倫代，李政樹，宮嶋ちはる，飯田真介，水上元，牧野利明，林秀敏
通讯作者：
鯨井千実，徳川宗成，井上靖道，石内勘一郎，松野倫代，李政樹，宮嶋ちはる，飯田真介，水上元，牧野利明，林秀敏