Development of multivalent and multifunctional nucleic acids medicines using branching structures

近年核酸医薬が新しい医薬品モダリティとして注目を集めつつある。その臨床応用を目指して、DNA分子の二重鎖形成を利用して構築する核酸ナノ構造体に核酸医薬を導入する技術が研究されてきた。しかし治療効果を示す前に、血液の陽イオン濃度、pH、体温等に依存して核酸ナノ構造体が崩れる可能性がある。また数十種類ものオリゴヌクレオチドを用いた複雑な設計が必要なこともある。そのため必要な核酸分子の数を少なくすることで構造を単純化し、かつ安定性、安全性ともに高い、核酸医薬の開発が求められている。申請者は、高機能かつ安定性と安全性を両立した核酸医薬の創製を目的として、機能性配列を核酸１分子に複数種導入可能な、共有結合を介したデンドリマー様枝分かれ核酸の開発を進めている。第１年度に申請者は、免疫刺激を引き起こす核酸医薬に注目した研究を行った。免疫細胞に発現するTLR9に結合して免疫応答を誘導する非メチル化CpG DNAをデンドリマー様に３個または９個配置した枝分かれ核酸を、ホスホロアミダイト法により合成し、その免疫細胞への取り込みと免疫刺激能を評価した。リン酸骨格には医薬品としての安全性向上を目指し、天然型と同様のホスホジエステルを採用した。通常のリニアなDNAと比べてこの枝分かれ核酸は、FBS中でより高いヌクレアーゼ耐性を示した。またマウスマクロファージ様RAW 264.7細胞に処理したところ、枝分かれの数が増えるにつれて細胞への取り込みと細胞からのサイトカイン産生が促されるが分かった。さらに細胞取り込みの阻害剤を用いて細胞取り込みメカニズムを調べたところ、枝分かれ核酸のRAW 264.7細胞への取り込みは、スキャベンジャー受容体を介していることが分かった。この結果は、CpG DNAを一分子中に複数有する多価型枝分かれ核酸が、効果的な免疫賦活剤として機能しうることを示唆する。

近年核酸医薬が新しい医薬品モダリティとして注目を集めつつある。その臨床応用を目指して、DNA分子の二重鎖形成を利用して構築する核酸ナノ構造体に核酸医薬を導入する技術が研究されてきた。しかし治療効果を示す前に、血液の陽イオン濃度、pH、体温等に依存して核酸ナノ構造体が崩れる可能性がある。また数十種類ものオリゴヌクレオチドを用いた複雑な設計が必要なこともある。そのため必要な核酸分子の数を少なくすることで構造を単純化し、かつ安定性、安全性ともに高い、核酸医薬の開発が求められている。申請者は、高機能かつ安定性と安全性を両立した核酸医薬の創製を目的として、機能性配列を核酸１分子に複数種導入可能な、共有結合を介したデンドリマー様枝分かれ核酸の開発を進めている。第１年度に申請者は、免疫刺激を引き起こす核酸医薬に注目した研究を行った。免疫細胞に発現するTLR9に結合して免疫応答を誘導する非メチル化CpG DNAをデンドリマー様に３個または９個配置した枝分かれ核酸を、ホスホロアミダイト法により合成し、その免疫細胞への取り込みと免疫刺激能を評価した。リン酸骨格には医薬品としての安全性向上を目指し、天然型と同様のホスホジエステルを採用した。通常のリニアなDNAと比べてこの枝分かれ核酸は、FBS中でより高いヌクレアーゼ耐性を示した。またマウスマクロファージ様RAW 264.7細胞に処理したところ、枝分かれの数が増えるにつれて細胞への取り込みと細胞からのサイトカイン産生が促されるが分かった。さらに細胞取り込みの阻害剤を用いて細胞取り込みメカニズムを調べたところ、枝分かれ核酸のRAW 264.7細胞への取り込みは、スキャベンジャー受容体を介していることが分かった。この結果は、CpG DNAを一分子中に複数有する多価型枝分かれ核酸が、効果的な免疫賦活剤として機能しうることを示唆する。