核酸輸送を加速させる一次元伸張ナノカーボン分子の創製

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近年、核酸医薬やゲノム編集技術といった核酸を用いた技術の発展が目覚ましい。これらの技術は基本的に、核酸が核に到達することで機能が発揮されるため、効率的に外部から核酸を輸送することが求められる。しかし生物は細胞膜や細胞壁などの脂溶性の高い物理的な障壁を持つため、電荷を帯びた核酸を細胞内に輸送するのは一般的に困難である。そのため現在においても核酸輸送法の開発、改良が進められている。近年、カチオン性カーボンナノチューブをはじめとする炭素材料（ナノカーボン）が、新たな核酸輸送のための次世代キャリアとして期待が高まっている。しかしその詳細な作用機序、最適なナノカーボンの構造情報は不明のままである。そのため本研究課題では、精密に構造が制御されたナノカーボン分子を合成し、哺乳、植物、昆虫を対象とした構造物性相関研究をおこない、それぞれの生物種に合わせたテーラーメイドなナノカーボン分子の創製をおこなう。分子設計に関しては、細胞外におけるナノカーボン分子と核酸との相互作用、細胞膜、細胞壁の透過能、そして細胞内における核酸の解離を念頭においておこなう。一次元に伸張したナノカーボン分子の合成に関しては共有結合的に伸張させる方法を確立した。すなわち、最近報告したデンドリマーを担体とした芳香族ポリマー（Fujiki et al. Nature Communications 2022, 13, 5358.）に対して、ポリエチレンイミンを作用させることで、一段階で種々の一次元に伸張したナノカーボン分子を合成した。