Design of Diffusive pDNA Carrier for In Vivo Unexplored Space and In Situ Stem Cell Regenerative Medicine

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本研究は、生体組織内未踏領域への環状DNA拡散送達材料を創製し、生体個体内におけるその場での組織幹細胞再生医療を実現することを目的としている。対象組織は、骨格筋とし、超高齢社会に突入した我が国の運動器障害の要介護者を減少させ、健康寿命の延伸を目指す。本年度は、末端の陽イオンの化学構造が異なるポリエチレングリコール（PEG）を各種合成し、高感度検出のために昨年度更新購入したゲルドキュメンテーション解析システムを用いてゲル内泳動度を比較検証する過程で、Gu-PEGとは異なる構造の疎水性のモノカチオンを有するPEGが、混合電荷比１においても、環状DNAとの極めて高い結合性を示すことを見出した。得られたモノイオンコンプレックス（MIC）をマウス骨格筋内へ局所投与して、遺伝子発現（ルシフェラーゼレポーターアッセイ）を評価すると、環状DNA単独投与よりも、遺伝子発現が抑制されるほどのMIC形成能の高さを示した。そのため、静脈投与への展開も期待できるMICが得られたと考えられる。得られた結果を踏まえて、潜在的カチオン毒性を皆無にするため、MICに加えて、全くカチオンを用いないノニオンコンプレックス（NIC）の形成も並行して行った。その結果、チミンを末端に有するPEG（Thy-PEG）が、環状DNAとのNICを形成することを明らかにし、マウス骨格筋内において、環状DNA単独を超える遺伝子発現を示した。従って、MICよりも、NICは環状DNAの組織内拡散に優位な構造の可能性が示唆された。すなわち、Gu-PEGと共に、環状DNA拡散送達材料として、「疎水性モノカチオン性PEGとのpDNA MIC」、および、「Thy-PEGとのpDNA NIC」を創製し、今後の治療展開への可能性を拡げることに成功した。