Development of ultrasound-responsive nanobubbles specialized on heart failure and construction of a disease treatment system

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2021年度の結果より、カチオン性ポリマー修飾ナノバブルへのプラスミドDNA（pDNA）の搭載と遺伝子導入効果が示された。しかしながら、さらなる遺伝子導入活性を増強するために、ナノバブルへのカチオン性ポリマー修飾量を調整し、pDNA搭載量向上を図った。調製したアニオン性脂質含有ナノバブルに、カチオン性ポリマー添加量を変え、その表面電位を測定した。結果、カチオン性ポリマーを一定以上加え、数分相互作用させることで約＋10mV~20ｍVを示すカチオン性ナノバブルの調製が可能であった。さらに蛍光ラベル化したpDNAの添加量を変化させ、ゼーターサイザーおよびFACSにてナノバブルの表面電位およびpDNA搭載量を調べたところ、pDNA添加量増加に伴って、カチオン性からアニオン性へと表面電位がシフトした。ある一定以上の添加量では電位は一定となったことから、最大搭載量を明らかにできた。カチオン性ポリマー修飾によるナノバブルの粒子径および粒子個数の変化はほとんど認められないことも確認した。次にマウス心臓への超音波遺伝子導入を実施した。ルシフェラーゼをコードしたpDNAをカチオン性ナノバブルに表面コートし、尾静脈内投与後に、心臓への治療用超音波を照射し、24時間後のルシフェラーゼ活性を指標に導入効率を評価した。低い音圧では十分な導入活性を認めなかったのに対し、高い音圧強度では、非超音波照射群と比較して、5~10倍以上の発現上昇を示した。さらに作製した心不全モデルマウスに対しても同様のpDNA導入実験を行ったところ、その超音波併用による発現上昇傾向を示した。以上の結果より、ナノバブルと治療用超音波を併用した心臓への遺伝子導入システムの有用性が示された。