カーボンナノチューブによる細胞・組織へのデリバリーシステムの構築

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遺伝子導入用Toolとしてカーボンナノファイバーを用い、ターゲットとする細胞へ、特異的かつ効率的に遺伝子導入を行うことを目的に実験を行った。カーボンナノファイバーを水溶化し細胞培養液中に加えたところ、細胞活性には変化を及ぼさず、細胞への生物学的活性はほとんどないものと考えられた。水溶化したカーボンナノファイバーにインターカレーターであるanthraquinoe-1-diazoniumを結合させ、その後インターカレーター結合でb-Gal発現プラスミドを結合させた。結合の有無をPCRにより検討したところ、カーボンナノファイバーにプラスミドが結合していることが確認された。このようなカーボンナノファイバー/beta-Gal発現プラスミド結合体を用いて、ヒト肺がん由来細胞株H1299への遺伝子導入を試みた。カーボンナノファイバーは酸処理〜破砕後フィルターにより分離した数種類のサイズのものを用いて実験を行った。その結果、カーボンナノファイバーの長径が200nmを超えるサイズのものでは遺伝子導入効果は認められなかったが、200nm以下のサイズを含むフラクションのものでは、青色のbeta-Gal遺伝子発現が認められた。細胞表面にはそれぞれの組織・細胞に応じた特有のレセプター構造が存在し、このレセプターには特異的に結合するリガンドが同定されている。ヒト肺がん細胞株A431はEGFレセプターを高発現していることが知られている。EGFレセプターに結合するEGFのアミノ酸配列をもとに、ペプチドを合成し、このペプチドをカーボンナノファイバーに結合させた。ペプチドはN末端にビオチンを標識し、以後の検索に用いた。このようなカーボンナノファイバー/beta-Gal発現プラスミド/EGFペプチド結合体を用いて、ヒト肺がん由来細胞株A431への遺伝子導入を試みた。その結果、EGFレセプターを発現するA431への特異的な遺伝子導入が認められ、今後、腫瘍特異的発現分子を標的にした遺伝子治療への展望が開かれた。