国際科学振興財団赤池敏宏後藤光昭

再生医療・DDS分野を目指す糖鎖高分子設計

PVLA

性状：①肝細胞上のアシアログライコプロテインレセプター(ASGP-R）とガラクトースを残基を介して結合可能。②疎水性、親水性化合物を包接し、肝細胞にデリバリー可能。③水中で高分子集合体を形成、100nm程度の高分子ミセルを作る。④PVLAの包接キャビティの疎水度はエタノール程度。⑤ポリスチレン表面にコーティング可能。

CH2NH

(CH2-CH)n

OH

OH

OH

OHO

OH

OH

OH

HO

O CO

Poly(N-p-vinylbenzyl-O-β-D-

galactopyranosyl-(1→4)-D-

gluconamide)

PVCA

OH

OH

OH

OHO

OH

OH

OH

HO

O CO

CH2NH

(CH2-CH)n

PVMA

OH

OH

OH

OHO

OH

OH

OH

HO O

CO

CH2NH

(CH2-CH)n

特徴：内皮細胞を良好に培養可能

特徴 グルコーストランスポーターに結合

PVGlcNAc

OH

NHCOCH3

OH

OHO

NHCOCH3

OH

OH

HO

O CO

CH2NH

(CH2-CH)n

特徴：心筋・星細胞と相互作用

ポリスチレン型糖鎖高分子

• 凍結乾燥→溶液→凍結乾燥を繰り返しても不溶化しない(唯一の)水溶性高分子

• 様々な共重合体を作成可能

• 様々な素材にコーティング可能

• 糖鎖の認識性をコントロール可能 -質と量-

CH2NH CO

(CH2)14CH3

P(VLA-co-VAL)

CH2NH

(CH2-CH)n (CH2-CH)m

CO

OH

OH

OH

OHO

OH

OH

OHHO

O

CH2NH

(CH2-CH)n (CH2-CH)m

CO

OH

OH

OH

OHO

OH

OH

OHHO

OCH3

P(VLA-co-3,4VTT)

CH2NH

(CH2-CH)n (CH2-CH)m

CO

OH

OH

OH

OHO

OH

OH

OHHO

OCOOH

P(VLA-co-VCBA)

CH2NH

(CH2-CH)n (CH2-CH)m

CO

OH

OH

OH

OHO

OH

OH

OHHO

O

P(VLA-co-IBV)

O

CH2NH

(CH2-CH)n (CH2-CH)m

CO

OH

OH

OH

OHO

OH

OH

OHHO

O

O

P(VLA-co-CVE)

CH2NH

(CH2-CH)n (CH2-CH)m

CO

OH

OH

OH

OHO

OH

OH

OHHO

O

P(VLA-co-VCZ)

N

CH2NH

(CH2-CH)n (CH2-CH)m

CO

OH

OH

OH

OHO

OH

OH

OHHO

O

P(VLA-co-VCE)

(CH2)2OH

P(VLA-co-EGMV)

CH2NH

(CH2-CH)n (CH2-CH)m

CO

OH

OH

OH

OHO

OH

OH

OH

HOO

CH2NH

(CH2-CH)n (CH2-CH)m

CO

OH

OH

OH

OHO

OH

OH

OH

HOO

P(VLA-co-VBHE)

CH2NH

(CH2-CH)n (CH2-CH)m

CO

OH

OH

OH

OHO

OH

OH

OH

HOO

P(VLA-co-VP)

O

(CH2)2O

P(VLA-co-DEGV)

CH2NH

(CH2-CH)n (CH2-CH)m

CO

OH

OH

OH

OHO

OH

OH

OH

HOO

O

(CH2)2OH

(CH2)4OH

P(VLA-co-TMGV)

CH2NH

(CH2-CH)n (CH2-CH)m

CO

OH

OH

OH

OHO

OH

OH

OH

HOO

O

CH2NH

(CH2-CH)n (CH2-CH)m

CO

OH

OH

OH

OHO

OH

OH

OH

HOO

P(VLA-co-VBP)

CH2NH

(CH2-CH)n (CH2-CH)m

CO

OH

OH

OH

OHO

OH

OH

OH

HOO

P(VLA-co-VHFN)

CH2NH CO(CF2)7CF3

実用化されているポリスチレン誘導体

• PVLA → 化粧品添加物

• PVLA → 細胞培養用器材

• ポリスチレンスルホン酸カルシウム →

高カリウム血症改善剤

• SMANCS → 抗がん剤

糖鎖含有高分子の特徴的物性

PVLAの物理化学的性質１．有機化合物を包接①ANS, DPH, BzNBDを包接し、水中で強い蛍光を示す②PVLAの包接キャビティーは、エタノールの疎水度に匹敵③水に不溶な化合物も包接可溶化

２．水中でのミセル形成①光散乱測定で100nmの集合体を形成②pyreneなどの蛍光物質による集合体形成を確認③暗視野顕微鏡で200nmの集合体を確認④X線解析で繰り返し構造２０Åを確認⑤CD測定からαへリックスを形成

３．コーティング①ポリスチレン、ポリエチレン、ポリエステルなど様々な素材に吸着可能②コーティングした表面では球状？③界面活性剤、ソニケーションの単独処理では剥離しない④AFMから表面は均一にコーティングされていることを確認

PVLAのCDスペクトル

P(VLA-co-VAL)およびP(VLA-co-VBCH)の水溶液中のCDｽﾍﾟｸﾄﾙ（100μ g/mL,H2O,室温）

-5

0

5

10

15

20

25

30

35

200 210 220 230 240 250 260波長（nm)

[θ]o

bs (m

deg)

PVLA

P(VLA-co-VAL) 9:1

8:2

P(VLA-co-VBCH) 9:1

8:2

-250

-200

-150

-100

-50

0

50

200 210 220 230 240 250 260

wavelength(nm)

(m d

eg.

)

参考；BSAのＣＤスペクトル

100μ ｇ/mL(PBS,室温）

P(VLA-co-VAL)およびP(VLA-co-VBCH)の水溶液中のCDｽﾍﾟｸﾄﾙ（100μ g/mL,H2O,室温）

-5

0

5

10

15

20

25

30

35

200 210 220 230 240 250 260波長（nm)

[θ]o

bs (m

deg)

PVLA

P(VLA-co-VAL) 9:1

8:2

P(VLA-co-VBCH) 9:1

8:2

-250

-200

-150

-100

-50

0

50

200 210 220 230 240 250 260

wavelength(nm)

(m d

eg.

)

参考；BSAのＣＤスペクトル

100μ ｇ/mL(PBS,室温）

●PVLAおよびその修飾体は左巻きのαヘリックス様構造を水中で形成している

●ｱﾙﾌﾞﾐﾝの右巻きαヘリックス構造

ラジカル重合で有りながら規則性を持つ

PVLAのX線結晶構造解析

The molecular model of VLA92.

The main chain is represented by

ball and stick model.

20Å

※ Polymer journal,Vol.31,No.7,pp590-594(1999)

PVLA共重合体による包接挙動（UV差スペクトルによる解析）

Wavelength(nm)

Ab

s.

280 300 350 400 450

14.28×10-5M9.61

5.82

2.94

0.99

0.4

0.2

0

各ポリマー溶液濃度を4.7×10-3Mに調製し、サンプル(S)側にポリマー溶液、リファレンス(R)側に水を用いて測定した。

ANS濃度は5.82×10-5M, 9.61×10-5M, 14.28×10-5Mで測定するため、S,R側にそれぞれ加えた。

溶液調製初日、七日後、七日後,ソニケーション5分で測定した。

※データは392nmのポイントで集計

HNSO3

8-anilinonaphthalene-1-sulfonic acid(ANS)

包接

PVLAによる薬物モデル（Pyrene）の包接メカニズム予想（板状分子の包接）

PVLAのユニマー

Pyrene

臨界ミセル濃度以下でのPyreneのPVLAへの相互作用

PyreneがPVLAの疎水部と相互作用しているだけなので、水中と変わらず蛍光強度が弱い

臨界ミセル濃度以上でのPyreneのPVLAへの相互作用

PyreneがPVLAユニマー間に包接され疎水部が増加、蛍光強度が強くなる

PVLAは水中でロッドライクな巨大分子になっている

臨界ミセル濃度（CMC）～ピレン励起スペクトルからの解析～

Inte

nsi

ty

300 320 340 360

Wavelength (nm)

①

②

③

④

① 5×10-3

② 5×10-4

③ 5×10-5

④ 5×10-6 M

Poly (VLA-co-VBH) (9/1)を用いた場合のピレン励起スペクトル

Pyrene (6×10-7 M)

CMCアルキル基の導入量(9/1, 8/2)やアルキル基の鎖長を変化させてミセル形成時におけるアルキル基が及ぼす影響を検討した。

l = 2 [poly (VLA-co-vinylbenzlbutanamide(VBB))］l = 8 ［poly (VLA-co-vinylbenzyldecanamide(VBD))］l = 14 poly (VLA-co-VBH)

PVLA PEG PVP Cont

OH

OH

OH

OH

O

OH

OH

OH

HO

O CO

CH2NH

(CH2-CH)n

PVLA

包接

水溶液中のポリマーミセルの形成

・糖鎖ポリマーは様々な薬物や遺伝子を包接できる・いろいろな素材にコーティングできる

温度濃度包接する薬物共重合成分

次の環境条件に依存する

PVLAによる包接挙動（球状分子の包接）

アシクロビル分散比較（疎水性薬物の包接）

アシクロビル10mg/DMSO75μl

アシクロビル10mg/DMSO80μl

milliQ milliQ0.1%ポリマー水溶液 0.1%ポリマー水溶液

CoQ10分散比較（疎水性薬物の包接）

PUh PU PC PVC PB

PUh PU PC PVC PB

糖鎖ポリマー

各種医療用ポリマー

スライドガラス

各種医療用ポリマーのみの表面

糖鎖ポリマー（PVLA)をコートした各種医療用ポリマーのみの表面

水滴

ポリウレタン（PUｈ、PU)、ポリカーボネート（PC)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリブタジエン（PB）の表面に水１ｍLを静かにおいて10分間放置

ポリウレタン（PUｈ、PU)、ポリカーボネート（PC)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリブタジエン（PB）の各表面では、撥水性が高いため、水は球状に近い

PUｈ、PU、PC、PVC、PBに糖鎖ポリマーをコーティングした表面では、親水性が高いため、表面が水に濡れた状態になる。

PVLA（糖鎖ポリマー）のコーティング特性

糖鎖ポリマーによる各医療材料の接触角変化

糖鎖ポリマー

医療機器基材

ポリスチレン ポリブタジエン ポリプロピレン ポリ塩化ビニル ポリウレタン

PVLA 44.3 67.2 94.8 63.9 61.1

P(VLA-co-VAL)9:1 69.5 70.1 92.6 80.4 72.9

P(VLA-co-VBCH)9:1 71.9 66.6 99.6 77.1 73.4

P(VLA-co-VHFN)9:1 67.4 64.8 92.7 72.6 67.2

基材のみの表面 84.4 69.6 101.5 95.0 78.0

ポリマーコート無し PVLA誘導体 2時間コーティング

コンタクトレンズコーティング

• PVLA誘導体によりコンタクトレンズを親水化

• 汚れや曇りのないコンタクトレンズコーティングを実現

細胞培養用コーティン素材としての糖鎖含有高分子－糖鎖認識－

PVLAを用いた肝細胞培養（接着系）

コラーゲン上肝細胞培養系

・肝機能低下・形質転換・細胞死

長期培養

PVLAによる肝細胞培養系

・肝機能保持・細胞安定化

糖の種類による肝細胞との相互作用変化

ポリスチレン（Pｓｔ）上の血小板 P(VLA-co-VAL)コートPｓｔ上の血小板

糖鎖ポリマーをコーティングした表面には生体でもっとも接着しやすい血小板が全く接着しない。

血漿タンパク質の吸着も抑制できる。

血小板が強く吸着したため細胞が変形し、扁平化している。

血小板の吸着が無いため細胞は浮遊し、球状のまま。

PVLAを用いた抗血栓性素材（非接着系）

脂肪族系セグメント化ポリウレタン上の血小板の粘着

ポリウレタン表面のみ P(VLA-co-VAL)9:1コーティング表面

試験計画番号 A -04 -052

投与・観察期間 2004 年 12月 21日～ 12月 24日

媒体および濃度 日局生理食塩液 4 mg/mL

投与経路 尾静脈内投与

投与容量 50 mL/kg

体重 (g)

投与後 投与後投与液動物

番号 投与前投与後

24時間 48時間 72時間

投与後の

一般状態 *剖検所見

1 20.8 21.9 23.3 24.6 正常 異常なし

2 21.6 23.2 24.5 25.7 正常 異常なし

3 21.8 22.8 24.4 26.0 正常 異常なし

4 20.3 22.2 24.0 25.2 正常 異常なし

対照液

5 21.4 23.0 25.0 26.8 正常 異常なし

平均 21.2 22.6 24.2 25.7

S.D. 0.6 0.5 0.6 0.8

6 21.7 22.0 23.4 24.9 正常 異常なし

7 20.7 21.4 23.6 25.0 正常 異常なし

8 21.3 22.3 24.8 26.9 正常 異常なし

9 22.1 23.2 25.2 26.4 正常 異常なし

試験液

10 20.8 21.6 23.8 24.7 正常 異常なし

平均 21.3 22.1 24.2 25.6

S.D. 0.6 0.7 0.8 1.0

死亡例 なし

判定 急性毒性なし

糖鎖ポリマーの安全性

P(VLA-co-VBCH)9:1のマウスにおける急性毒性試験成績

SMC細胞の接着

• ガラクトースを有するポリマー（PVLA, PVMeA）には殆ど接着しない

• グルコースを有するポリマー（PVMA, PVCA)への吸着・増殖にも差異が生じる

• PVCA上での増殖は、コラーゲン等の増殖と異なった形態、性質を示す。

↓細胞特異性材料

Adhesion of SMC on Protein and Oligosaccharide Coated PSt

Fibronectin Collagen PVLA

PVMeA PVMA PVCA

EC細胞の接着

• ガラクトースを有するポリマー（PVLA）には殆ど接着しない

• 他のガラクトース含有ポリマー（PVMeA）には若干の接着と増殖を示す。

• グルコースを有するポリマー（PVMA, PVCA)への吸着・増殖にも差異が生じる

• PVCA上での増殖は、コラーゲン等の増殖と異なった形態、性質を示し、増殖が亢進されている。

↓細胞特異性材料

Adhesion of EC on Protein and Oligosaccharide Coated PSt

Fibronectin Collagen PVLA

PVMeA PVMA PVCA

Time-Course of Adhesion of EC on PVCA Coated PSt

2hr 4hr 6hr

24hr 48hr 72hr

CHO細胞の接着

• ガラクトースを有するポリマー（PVLA, PVMeA）には殆ど接着しない

• ガラクトースのモノマーに共重合体を付与すると接着増殖する。（CHOのみを培養できる）

• グルコースを有するポリマー（PVMA, PVCA)への吸着・増殖は生じない

• PVGlcNAc上での増殖は、コラーゲン等の増殖と異なった形態、性質を示す。

↓細胞特異性材料

PVLA：タンパク産生システムのコーティング（非接着素材）

PV-sugar上で培養したCHO細胞

肝臓細胞の構成とその糖鎖認識ガラクトース糖鎖高分子(PVLA)

N-アセチルグルコサミン糖鎖高分子(PVGlcNAc)

肝実質細胞（上皮系細胞）アシアロ糖タンパク質レセプターを発現

ガラクトース糖鎖を認識

肝非実質細胞（間葉系細胞）（クッパ-細胞，星細胞，類洞内皮細胞など）

ビメンチンまたはデスミンを発現GlcNAc糖鎖を認識

Kim SJ, Ise H et al Biomaterials, 33, 2154-2164 2012

DDS材料としての糖鎖高分子

• 疎水性薬物を包接

• 疎水性薬物の可溶化

• 高分子ミセル形成

DDSの具体例

125I-PVLA

①タンパク質のIRラベルに用いられる手法を応用②共重合体モノマーの水酸基を保護した後、重合し脱保護③タンパク質ラベル化と同様にヨウ素ラベル

OH

OH

OH

OH

CH2NH

(CH2-CH)n

CO

O

OH

OH

OH

HO

O

OH

(CH2-C)n

CH3

125I

nPVLA

Poly (N-p-vinylbenzyl-D-lactonamide) (PVLA)とラット体内動態

ラットの尾静脈から125I-PVLAを投与し、6時間後の体内分布

M. Goto, T. Akaike,

J. Controlled Release., 1994,28, 223

主鎖:スチレン骨格側鎖:ラクトース

両親媒性の性質をもち、水中で高分子ミセルを形成。様々な糖鎖を有するモノマーやほかの異なったペプチド系のビニルモノマーと共重合可能。

多価１〜３価糖鎖の数

10-2〜10-3 M 10-5〜10-8 M解離定数

レクチン

糖

合成糖鎖高分子

結合力小 大

糖鎖のクラスター効果

糖鎖高分子の多価リガンドによる細胞表面レクチン認識の有用性

多価リガンド化することによって細胞認識力が指数関数的に向上

肝細胞ターゲッティング-肝傷害防止-

DDS用PVLA誘導体の具体例

CH2NH

(CH2-CH)n

OH

OH

OH

OH

CO

(CH2-CH)m

CH2NH CO

(CH2)14CH3

P(VLA-co-VAL)

①アルキル基の疎水性により様々なプラスティック表面にコート可能.抗血栓性材料として利用可能

②CoQ10、オレイン酸、Z-Asp、など様々な薬物を水溶性にすることが可能③肝細胞に特異的に結合、貪食される。

O

OH

OH

OH

HO

O

Con A投与で発生する肝臓障害（ALT, IFN-γ活性比較）

Con A投与したマウスの肝障害

0

50

100

150

200

non-treat Con A

系列1

未処理 Con A投与

200

100

0A

LT

（IU

/L）

血中のALT量の比較

このように未処理のマウスと比べCon A投与マウスではALT、IFN-γ量が上昇し、肝臓障害を確認

←IFN-γ

RT-PCR

in vivo系での肝細胞細胞傷害抑制評価

ポリマー濃度： 0.1 wt%Z-Asp: 2.5 mg/kg

BALB/c, ♀, 6~8週齢（体重約20 g）

＊ALT（グルタミン酸-ピルビン酸トランスフェラーゼ）肝特異的で、肝細胞障害時には肝臓のALTは減少し、血中での活性が上昇する。

Z-Asp含有ポリマーミセル溶液（100μl）を尾静脈投与

←Con A（10 mg/kg）を尾静脈投与

1-24 時間

ALT＊活性測定

7 時間

ConA肝障害により流出する血中ALT量の比較

300A

LT

(IU

/L)

1 3 6 9 12 24 （時間）

200

100

0

Z-AspPVLA9:1 cp

*

薬物包接安定性を獲得したPLBミセルはPVLAミセルよりも長時間のALT抑制効果を示した

◆ Z-Asp, ■ PVLA-Z-Asp▲ 9:1 PLB-Z-Asp, ● 8:2 PLB-Z-Asp

*

GAPDH

IFN-γ

No

n-t

rea

ted

PB

S-C

on

A

PV

LA

-Z-A

sp

9:1

PL

B-Z

-Asp

8:2

PL

B-Z

-Asp

RT-PCR

PVLAをコートした薬物含有ナノパーティクルによる肝炎阻止効果

心筋細胞ターゲッティング

薬剤を封入した糖鎖(GlcNAc)結合リポソーム

PravastatinまたはDiDを封入したリポソーム

(DPPC/Chol/DPPE=80:20:2 (mol %))

GlcNAc-結合リポソーム (GlcNAc-Ls) または

Maltose-結合リポソーム (MA-Ls)

pravastatinまたはDiDを包埋

GlcNAc or Maltose

Pravastatin

DiD

200 ～ 400 nm

材料

脂質

DPPC; Dipalmitoyl phosphatidylcholine

(1,2-Dipalmitoyl-sn-Glycero-3-phosphocholine)

DPPE; Dipalmitoyl phosphatidylethanolamine

(1,2-Dipalmitoyl-sn-Glycero-3-phosphoethanolamine)

Chol; Cholesterol standard

リポソームに封入する薬剤

蛍光基質

DiD; 1,1`-dioctadecyl-3,3,3`-tetramethylindodicarbocyanine

perchlorate

親水性スタチン; Pravastatin

心筋細胞におけるGlcNAc結合蛍光リポソームの

取り込み（フローサイトメトリー評価）

Negative Control

MA-Ls (M)

GlcNAc-Ls

Negative Control

GlcNAc-Ls + PV-GlcNAc

GlcNAc-Ls

GlcNAc-Ls + PV-MA

IL-1添加

iNOS

-actin

iNOS: inducible nitric oxide synthase

心筋細胞におけるプラバスタチン封入

GlcNAc結合リポソーム処理によるiNOSの発現

星細胞ターゲッティング-肝繊維化防止-

GlcNAc修飾ポリエチレンイミン(GlcNAc-PEI)による肝繊維化組織へのターゲッティング

GlcNAcインドシアニングリーン

(ICG)Ex: 805 nmEm: 820 nm

Kim SJ, Ise H, et al., Imaging and therapy of liver fibrosis using bioreducible polyethylenimine/siRNA complexes

conjugated with N-acetylglucosamine as a targeting moiety. Biomaterials. 34, 6504-6514 (2013)

PEI-D-GlcNAc-ICG

肝繊維化においては、ビメンチン・デスミンを発現する肝星細胞が増勢し、肝機能が低下することが知られている。肝繊維化における肝星細胞を標的としたイメージングと薬物送

達システムの開発を検討した。

投与1日後 投与2日後

肝繊維化モデルマウスにPEI-D-GlcNAc-ICG(TGF-b siRNA)を尾静中にて投与し、繊維化した肝臓へのその集積を観察した。

投与６日後投与1日 投与2日 投与6日

繊維化した肝臓にGlcNAcを修飾したPEI-ICGが集積していることが明らかになった。

MRIイメージングでの応用

PVLA-meaの合成 ‐ランダム共重合法‐

モノマーVLA メタクリル酸エチルco

co

Fe錯体化

ICRマウス♀（10週齢）

Feとして5 μmol/kg尾静脈投与後、MRI撮像

PVLA-mea-SPIO複合体投与によるマウスMRI撮像

サジタル画像

• PVLA-mea(Gal)‐SPIO複合体

• PVMA-mea(Glc)‐SPIO複合体

をマウスに尾静脈投与後の、

MRI撮像の違いを検討した。

糖鎖の違いによるMRI撮像の比較

アキシャル撮像

PVLA-mea-SPIO複合体をマウス尾静脈より5 µmol Fe/kgの割合で投与Spin echo、Tr=1.1 sec、Te=0.02 sec、Slide Thickness=2.0 mm、NEX=2

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

pre 0-10min 10-20min 20-30min 30-40min

ｒSN

R値

時間経過

PVLA

PVMA

PVLA・PVMA造影剤投与後の肝臓の信号強度の経時変化

糖鎖高分子（ミセル）

ポリスチレン系で有りながら、安全性も高い

細胞非接着系にも応用可能 DNA,RNA,薬物など

デリバリー可能

EPR効果による癌への移行効率が高い

糖鎖高分子の利点

細胞認識によるスムーズな細胞内移行

様々なキャリアーに糖鎖認識を付与できる

組織ターゲッティングが可能

細胞培養系にも応用できる

新規遺伝子導入剤の開発炭酸アパタイトナノ粒子

糖鎖認識性を利用した高効率遺伝子導入剤

炭酸アパタイトナノ粒子DNAコンプレックス 糖鎖結合ポリマーによる

チャージコンプレックス

糖鎖結合ポリマー特許準備中技術

各種細胞による糖鎖認識

組織 糖鎖の特異性

脳 Glc(グルコース）

肝臓 GalNAc, Gal

肺胞ﾏｸﾛﾌｧｰｼﾞ Man, Fuc

肝非実質細胞 Man, GlcNAc

肝実質細胞 Gal, Man, GlcNAc

全細胞 Man-6-P

血清中細胞 Man, ManNAc, GlcNAc

ﾘﾝﾊﾟ組織 ManNAc, GlcNAc

0h

24h

コーティングなしPVLA-ma コーティング添加濃度:100μ g/ml

PVMA-ma コーティング添加濃度:100μ g/ml

粒径:297.4 [nm]

多分散度指数:2.703e-001

粒径:2316.7 [nm]

多分散度指数:1.296e+000

多分散度指数:2.486e-001

多分散度指数:1.909e-001

粒径:275.3 [nm]

粒径:272.6 [nm]

粒径:282.9 [nm]

粒径:293.1 [nm]

多分散度指数:2.204e-001

多分散度指数:1.463e-001

糖鎖ポリマーコーティングによる炭酸アパタイト/DNA複合体粒子の凝集抑制効果時間は炭酸アパタイト/DNA複合体調整後の３７℃での静置時間

ナノ粒子へマンノース結合ポリマーをコーティングし、レクチンを添加したときの平均粒径

A)マンノース結合ポリマーコート

ナノ粒子表面糖鎖のレクチンによる認識変化

B) ConA ＋ A)

C) WGA ＋ A)

ナノ粒子が特異的レクチンにより凝集

ナノ粒子が非特異的なレクチンでは凝集せず

糖鎖結合ポリマーコート炭酸アパタイトナノ粒子

• サイズを50nm～150nmにコントロールできる

• 糖鎖を変えることで細胞認識性も変化

• 生体内でもターゲティングが可能

大阪大学山本研との共同研究

• 微小アパタイトによる癌ターゲット療法

• 肝線維症をターゲットとした遺伝子デリバリー

0

1

2

3

4

5

-40 -30 -20 -10 0 10

Zeta potential (mV)

10

5 p

art

icle

s/c

m3

-0.05

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

6.2 6.4 6.6 6.8 7 7.2 7.4 7.6 7.8 8

Optical D

en

sity (

OD

)

pH

sCA

sCA+0.5%alb

粒子表面電位 pH反応性

sCA粒子の物性

600

diameter (nm)

nu

mb

er

of

pa

rtic

les

400

200

10 20 300

①

②

①

②

Height: 9.81 nm

Height: 10.27 nm

粒子径

簡便な操作で高効率なGDSデバイス-数十nmサイズのナノ粒子-

粒子径は10nm~30nm

sCA粒子は血中内で安定

３０ｈ後まで安定に存在Half-life (min)

Re

lative

44C

a v

alu

e

Minutes

1 h 3 h 6 h 12 h 24 h 48 h0 30 h 42 h

25 bp

0.80 0.79 0.94 0.88 0.581 0.52 0.08 0

naked-siRNA

sCA-siRNA

0 10 min 30 min 1 h 3 h 6 h 12 h 24 h

0.22 0.33 0.34 0.16 0.04 01 0

25 bp

sCA粒子の安定性

マウス血清を用いた核酸のex vivo半減期

sCA粒子のマウス血中動態

44Ca, CO32- , PO43-

他の核酸デリバリーシステムに比較して、高い治療的優位性を示す

大腸癌皮下固形腫瘍モデル 全身性投与４時間後

マウス皮下固形腫瘍モデルを用いた核酸内包DDSの全身投与比較。リポソーム製剤のInvivofectamine 2.0 (IF)およびアテロコラーゲン製剤のAtelogene (Atelo) は、遺伝子デリバリーツールとして日常的に使われているが、sCAのみが腫瘍血管から漏れ出て腫瘍細胞内に充満し（投与後４時間）、高い腫瘍浸透性を示した。

市販品 市販品

IF-siRNA

Atelo-siRNA

sCA-siRNA

12 h

1+23)456+*=- 89* 1+23):1*=- 89* 1+23)5;( 9

炭酸アパタイトナノ粒子

他の核酸デリバリーシステムに比較して、

安全性も高い

非常に安価

高いデリバリー効率

DNA,RNA,タンパク質などデリバリー可能

EPR効果による癌への移行効率が高い

炭酸アパタイトナノ粒子の利点

スムーズな細胞内移行

エンドソーム内低pH下で瞬時に崩壊

核酸医薬の核内への移行が非常に効率的かつ迅速

毒性が無い

糖鎖高分子（ミセル）

ポリスチレン系で有りながら、安全性も高い

細胞非接着系にも応用可能 DNA,RNA,薬物など

デリバリー可能

EPR効果による癌への移行効率が高い

糖鎖高分子の利点

細胞認識によるスムーズな細胞内移行

様々なキャリアーに糖鎖認識を付与できる

組織ターゲッティングが可能

細胞培養系にも応用できる