Design of polyplex micelles loaded with messenger RNA using phenylboronic acid for inflammatory disease therapy

ポリエチレングリコールとポリカチオンからなるブロック共重合体のポリカチオン側鎖にフェニルボロン酸を導入した合成高分子とメッセンジャーRNA(mRNA)から高分子ミセルを調製した。mRNA内包高分子ミセルを安定化するため、末端にポリオール分子をもち、mRNAに相補的なRNAオリゴマーをmRNAにハイブリダイズすることで、mRNAにポリオール分子を導入した。このmRNA上のポリオール分子とブロック共重合体上のフェニルボロン酸がエステル架橋を形成することで、高分子ミセルを安定化することに成功した。ブロック共重合体へのフェニルボロン酸導入率およびポリオール分子修飾RNAオリゴマー数を最適化することで高い安定性と細胞内ATP濃度特異的な応答性を達成した。また、共焦点顕微鏡観察を通じて、高分子ミセルの細胞内動態を確認したところ、本研究の高分子ミセルは優れたエンドソーム脱出能を有していることが確認された。さらに、安定化された本研究の高分子ミセルは培養細胞に対して有意に高いタンパク質発現効率を示し、経気道肺投与を通じたマウスに対するmRNA導入においても高いタンパク質発現効率を示した。また、これまで数多くの研究において、架橋構造はブロック共重合体間に導入されていたが、mRNAとブロック共重合体間で架橋形成させた本研究の高分子ミセルは、従来法のブロック共重合体間架橋高分子ミセルよりも高い安定性を示すことが確認された。

ポリエチレングリコールとポリカチオンからなるブロック共重合体のポリカチオン側鎖にフェニルボロン酸を導入した合成高分子とメッセンジャーRNA(mRNA)から高分子ミセルを調製した。mRNA内包高分子ミセルを安定化するため、末端にポリオール分子をもち、mRNAに相補的なRNAオリゴマーをmRNAにハイブリダイズすることで、mRNAにポリオール分子を導入した。このmRNA上のポリオール分子とブロック共重合体上のフェニルボロン酸がエステル架橋を形成することで、高分子ミセルを安定化することに成功した。ブロック共重合体へのフェニルボロン酸導入率およびポリオール分子修飾RNAオリゴマー数を最適化することで高い安定性と細胞内ATP濃度特異的な応答性を達成した。また、共焦点顕微鏡観察を通じて、高分子ミセルの細胞内動態を確認したところ、本研究の高分子ミセルは優れたエンドソーム脱出能を有していることが確認された。さらに、安定化された本研究の高分子ミセルは培養細胞に対して有意に高いタンパク質発現効率を示し、経気道肺投与を通じたマウスに対するmRNA導入においても高いタンパク質発現効率を示した。また、これまで数多くの研究において、架橋構造はブロック共重合体間に導入されていたが、mRNAとブロック共重合体間で架橋形成させた本研究の高分子ミセルは、従来法のブロック共重合体間架橋高分子ミセルよりも高い安定性を示すことが確認された。