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'Deep-etch' electron microscopic analysis of intracellular introduction mechanism of new therapeutic compounds for muscular dystrophy

“深蚀刻”电子显微镜分析肌营养不良症新治疗化合物的细胞内引入机制

基本信息

批准号：
21K11196
负责人：
Heuser John
金额：
$ 2.5万
依托单位：
International University of Health and Welfare
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 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

筋ジストロフィー治療のため新しい化合物が開発されている。しかし、これらの化合物やプラスミドを患者骨格筋へ導入することは難しい。そこで、改良された生体由来純脂質製ナノ粒子、細胞膜透過性ペプチド群による細胞内への導入が期待される。我々は薬剤を運ぶ最適なナノ粒子を検討するため、ディープエッチ電子顕微鏡と多光子レーザーLIVEイメージングを用い、作製したナノ粒子がどのように細胞内へ移行していくかを解明する。本研究はディープエッチ法に、Airyscan搭載型の多光子レーザー顕微鏡によるLIVEイメージング法を加え、筋ジストロフィー新規治療法の基盤研究を遂行する。本研究の目的は、合成ナノ粒子がヒト筋線維またはヒトiPS由来筋線維の細胞質内部へ、どのように侵入するか、まずその機序を知ることである。本研究の問題は、今まで多くの生物物理学者や細胞生物学者がこの課題についてあまり深く考えて来なかったことと、高度な解析技術が開発されて来なかったことにある。そのため、従来の光学・蛍光顕微鏡法に重点が置かれてきた。我々の方法は、合成ナノ粒子の細胞取込み速度が最大となる、細胞に投与された直後の数分間に急速凍結・ディープエッチ法を適用して、この難局を克服できると考えられる。この機序が解明されれば多くの新規化合物を毒性なく患者細胞に導入でき、リハビリテーションのための運動能力の改善が期待される。ディープエッチ電子顕微鏡全システムと、高速スキャン高分解レーザー顕微鏡（Airyscan,ZEISS LSM880）とによる相補的な観察により、合成ナノ粒子の挙動を高い時空間分解能で可視化する。具体的には、合成ナノ粒子の膜透過と、それに起因するエンドソーム膜やMVB膜の変化を追跡する。これらの解析結果をもとに、臨床医学への応用のための可能性を検討する。

The development of new compounds for the treatment of diseases It is difficult to introduce the compound into the patient's bone marrow. In addition, it is expected that the introduction of intracellular proteins into the cell membrane will be improved by the preparation of particles from pure lipids in vivo and the permeability of cell membranes. We use microscopes to control the intracellular migration of particles. In this study, we carried out a study on the basis of the LIVE method and the new method of treatment with the Airyscan equipped multiphoton microscope. The purpose of this study is to understand the mechanism of the molecular structure of the cytoplasmic interior of the synthetic particles, the molecular structure of the iPS, and the molecular structure of the iPS derived from the tendon. This research has been conducted by many biophysicists and cell biologists. The key points of the optical microscope are set. Our method is to optimize the speed of cell selection of synthetic particles, to rapidly freeze the cells in several minutes after injection, and to overcome the difficulties. The mechanism is being clarified and a number of novel compounds are expected to be introduced into the cells of patients with toxicity and to improve their motor capacity. Airyscan,ZEISS LSM880 is an electronic micro-mirror with high resolution and high speed. Specifically, the film transmission of synthetic particles, the cause of the formation of the film and the MVB film are tracked. The results of this analysis are discussed in detail, and the possibility of clinical application is discussed.