JP2007063194A - Material-introducing carrier, method for introducing material and kit for introducing material - Google Patents

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敏宏 赤池
Hoque Chowdhury Ezharul
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Fatema Tuj Zohra
トゥーズ ゾホラ ファティマ
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a material-introducing carrier based on a liposome and capable of introducing the material into a cell in high efficiency; and to provide a method for introducing the material and a kit for introducing the material. <P>SOLUTION: A composite of a mRNA-liposome-carbonate apatite particle which is a m-RNA-introducing carrier is made by dissolving a heat-denatured mRNA and DOTAP of a cationic lipid in a bicarbonate-buffered DMEM medium, incubating the dissolved product for 15 min at room temperature, adding CaCl<SB>2</SB>thereto, and further incubating the added product for 30 min at 37°C. The mRNA can be introduced highly efficiently and expressed by incubating the composite of the mRNA-liposome-carbonate apatite particle with a target cell. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、細胞に薬剤、生理活性物質、或いはDNA、RNA等を導入する際に用いて好適な物質導入担体、物質導入方法及び物質導入用キットに関する。   The present invention relates to a substance introduction carrier, a substance introduction method, and a substance introduction kit suitable for use in introducing drugs, physiologically active substances, DNA, RNA, or the like into cells.

近年、医学の分野において、患部に直接作用し、高い効果を示す副作用の少ない薬品の開発が盛んに行われている。特に、ドラッグデリバリーシステム(DDS)と呼ばれる方法は、標的細胞、標的組織に対して特異的に薬剤等の有効成分を運搬し、目的箇所で有効成分を作用させることのできる方法として注目されている。   2. Description of the Related Art In recent years, in the field of medicine, development of drugs that act directly on affected areas and have high side effects with few side effects has been actively conducted. In particular, a method called a drug delivery system (DDS) is attracting attention as a method capable of specifically transporting an active ingredient such as a drug to a target cell or target tissue and allowing the active ingredient to act at a target location. .

また、最近の分子細胞生物学の分野においても、標的細胞へのDNA導入は、遺伝子の構造、機能或いは制御機構を解析する際に不可欠となっている。また、この技術は、医療分野で重要となるタンパク質の産業ベースでの生産、遺伝子治療、或いはDNAワクチンにおいても極めて重要である。   Also in the recent field of molecular cell biology, introduction of DNA into target cells is indispensable when analyzing the structure, function or control mechanism of genes. This technology is also extremely important in industrial production of proteins that are important in the medical field, gene therapy, or DNA vaccines.

細胞に薬剤、生理活性物質、DNA等の物質を導入する方法としては種々知られているが、そのうち安全性の高い物質導入方法としてリポソーム法がある。この方法は、ウイルスベクター法のように免疫反応の危険性がなく、超音波法やエレクトロポレーション法のように細胞に障害を与えることがなく、特殊な装置も必要ないため、多くの研究者によって一般的に実施されているが、細胞への物質導入効率が低いという問題がある。そこで、細胞への物質導入効率を高めるため、リポソームの構成成分として、主成分である中性のリン脂質以外に正電荷を有するカチオン性脂質を添加し、カチオン性リポソームとする試みが行われている。   Various methods for introducing a drug, a physiologically active substance, a substance such as DNA into cells are known, and among them, a liposome method is a highly safe substance introduction method. This method has no risk of immune reaction unlike the viral vector method, does not damage cells like the ultrasonic method and electroporation method, and does not require special equipment, so many researchers However, there is a problem that the substance introduction efficiency into the cell is low. Therefore, in order to increase the substance introduction efficiency into the cell, an attempt has been made to add a cationic lipid having a positive charge to the liposome as a constituent component of the liposome, in addition to the neutral phospholipid which is the main component, to form a cationic liposome. Yes.

さらに、このカチオン性リポソームにより細胞にmRNAを導入する試みも行われている(非特許文献1,2を参照)。細胞にDNAを導入する場合、そのDNAがコードしているタンパク質を発現させるには、DNAが核膜を通過して核内に移行する必要があるが、in vivoでの標的細胞の殆どは核膜が消失していない非分裂細胞であるため、そのタンパク質の発現効率が低下してしまう。一方、mRNAの場合、そのmRNAが核内に移行しなくても細胞質中でタンパク質を発現させることができるため、非分裂細胞中でタンパク質を発現させたい場合に好適である。なお、この場合、タンパク質の発現は一時的なものであるが、このような一時的な発現であっても、多くの疾患に対して、或いは癌ワクチン療法において効果的である(非特許文献3,4を参照)。   Furthermore, attempts have been made to introduce mRNA into cells using this cationic liposome (see Non-Patent Documents 1 and 2). When DNA is introduced into cells, in order to express the protein encoded by the DNA, it is necessary for the DNA to pass through the nuclear membrane and move into the nucleus, but most target cells in vivo are nuclear. Since it is a non-dividing cell in which the membrane has not disappeared, the expression efficiency of the protein is reduced. On the other hand, in the case of mRNA, since the protein can be expressed in the cytoplasm even if the mRNA does not move into the nucleus, it is suitable for expressing the protein in non-dividing cells. In this case, protein expression is temporary, but such temporary expression is effective for many diseases or in cancer vaccine therapy (Non-patent Document 3). , 4).

R.W. Malone, P.L. Flenger, I.M. Verma,“Cationic Liposome - mediated RNA transfection.”, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 86 (1989), p.6077-6081R.W.Malone, P.L.Flenger, I.M.Verma, “Cationic Liposome-mediated RNA transfection.”, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 86 (1989), p.6077-6081 D. Lu, R. Benjamin, M. Kim, R.M. Conry, D.T. Curiel,“Optimization of methods to achieve mRNA - mediated transfection of tumor cells in vitro and in vivo exploying cationic liposome vectors.”, Cancer Gene Ther., 1 (1994), p.245-252D. Lu, R. Benjamin, M. Kim, RM Conry, DT Curiel, “Optimization of methods to achieve mRNA-mediated transfection of tumor cells in vitro and in vivo exploying controlling ligand vectors.”, Cancer Gene Ther., 1 ( 1994), p.245-252 D.M. Anderson, L.L. Hall, A.R. Ayyalapu, V.R. Irion, M.H. Nantz and J.G. Hecker,“Stability of mRNA/Cationic Lipid Lipoplexes in Human and Rat Cerebrospinal fluid: Methids and Evidence for Nonviral mRNA Gene Delivery to the Central Nervous System.”, Human Gene Ther., 14 (2003), p.191-202DM Anderson, LL Hall, AR Ayyalapu, VR Irion, MH Nantz and JG Hecker, “Stability of mRNA / Cationic Lipid Lipoplexes in Human and Rat Cerebrospinal fluid: Methids and Evidence for Nonviral mRNA Gene Delivery to the Central Nervous System.”, Human Gene Ther., 14 (2003), p.191-202 D.A. Mitchell, S.K. Nair,“RNA transfected dendritic cells as cancer vaccines.”, Curr. Opin. Mol. Ther., 2 (2000), p.176-181D.A. Mitchell, S.K.Nair, “RNA transfected dendritic cells as cancer vaccines.”, Curr. Opin. Mol. Ther., 2 (2000), p.176-181

このように、リポソームを用いた物質導入方法は、カチオン性リポソームとすることによりその導入効率が改善されているが、未だ十分とは言えず、細胞にさらに高効率に物質を導入する方法が望まれていた。   As described above, the substance introduction method using liposomes has improved the introduction efficiency by using cationic liposomes, but it is still not sufficient, and a method for introducing substances into cells more efficiently is desired. It was rare.

本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、細胞に高効率に物質を導入することが可能な、リポソームに基づく物質導入担体、物質導入方法及び物質導入用キットを提供することを目的とする。   The present invention has been proposed in view of such a conventional situation, and a liposome-based substance introduction carrier, substance introduction method, and substance introduction kit capable of introducing a substance into cells with high efficiency are provided. The purpose is to provide.

本件発明者等は、上述した目的を達成するために、様々な観点から鋭意研究を重ねてきた。その結果、アパタイト粒子を結合させたリポソームを物質導入担体として用いることにより、細胞に高効率に物質を導入することができることを見出した。本発明は、このような知見に基づいて完成されたものである。   In order to achieve the above-described object, the present inventors have conducted intensive research from various viewpoints. As a result, it was found that a substance can be introduced into cells with high efficiency by using a liposome combined with apatite particles as a substance introduction carrier. The present invention has been completed based on such findings.

すなわち、本発明に係る物質導入担体は、リポソームにアパタイト粒子が結合していることを特徴とする。   That is, the substance introduction carrier according to the present invention is characterized in that apatite particles are bound to liposomes.

また、本発明に係る物質導入方法は、細胞に導入する所望の物質と複合体を形成し、又は上記所望の物質が封入された物質導入担体を標的細胞とインキュベートすることにより、上記標的細胞中に所望の物質を導入することを特徴とする。   In addition, the substance introduction method according to the present invention forms a complex with a desired substance to be introduced into a cell, or incubates a substance introduction carrier encapsulating the desired substance with the target cell, thereby It is characterized in that a desired substance is introduced into.

また、本発明に係る物質導入用キットは、カルシウム塩、重炭酸塩又は無機リン酸塩、及びリポソーム材料を含むことを特徴とする。   In addition, the substance introduction kit according to the present invention is characterized by including a calcium salt, bicarbonate or inorganic phosphate, and a liposome material.

このように、アパタイト粒子を結合させたリポソームにより、細胞に高効率に物質を導入することができる点については、これまで全く報告されたことがなく、本件発明者等によって初めて見出されたものである。   As described above, there has never been reported so far that a substance can be introduced into cells with high efficiency by using liposomes to which apatite particles are bound. It is.

本発明によれば、アパタイト粒子を結合させたリポソームを物質導入担体として用いることにより、細胞に高効率に物質を導入することができる。   According to the present invention, a substance can be introduced into cells with high efficiency by using a liposome combined with apatite particles as a substance introduction carrier.

以下、本発明を適用した実施の形態について、具体的な実験結果を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to specific experimental results.

細胞の培養
先ず、実験に用いる細胞を培養した。具体的には、25cmのフラスコ中に、10% FBS(fetal bovine serum)、培地1ml当たり50μgのペニシリン及びストレプトマイシン、及び、培地1ml当たり100μgのネオマイシンを含有したDMEM(Dulbecco's modified Eagle's medium)培地(Gibco BRL 社製)を加え、この培地中で37℃、5% COの条件下、ヒト子宮頸部癌細胞株HeLaと、マウス線維芽細胞株NIH3T3とをそれぞれ培養した。
Cell culture First, cells used in the experiment were cultured. Specifically, a DMEM (Dulbecco's modified Eagle's medium) medium containing 10% FBS (fetal bovine serum), 50 μg penicillin and streptomycin per ml of medium, and 100 μg neomycin per ml of medium in a 25 cm 2 flask ( Gibco BRL) was added, and human cervical cancer cell line HeLa and mouse fibroblast cell line NIH3T3 were cultured in this medium under conditions of 37 ° C. and 5% CO 2 .

また、ICRマウス(雌、5〜7週齢)の肝臓から改良in situ 潅流法(modified in situ perfusion method)により単離した初代肝細胞をコラーゲンをコートした24穴プレートに播種し、同様にDMEM培地中で培養した。この初代肝細胞は非分裂細胞と考えられるため、mRNAのトランスフェクションを評価するのに好適である。   In addition, primary hepatocytes isolated from the liver of ICR mice (female, 5-7 weeks old) by modified in situ perfusion method were seeded in a 24-well plate coated with collagen, and similarly DMEM Cultured in medium. Since these primary hepatocytes are considered non-dividing cells, they are suitable for evaluating mRNA transfection.

mRNAの準備
次に、細胞に導入する所望の物質としてmRNAを準備した。具体的には、SP6 RiboMAXTM キット(Promega 社製)をマニュアルに従って使用し、m7G(5')pppG(5')キャップアナログ(Ambion 社製)の存在下、又は非存在下、ポリAテール(A30)を有するルシフェラーゼSP6コントロールDNA(Promega 社製)をin vitro で翻訳することにより、ルシフェラーゼ遺伝子のmRNAを得た。キャップアナログとGTPとの比は5:1とし、キャップアナログを用いない場合にはGTPの濃度を5mMまで増加させた。in vitro で翻訳されたmRNA(キャップ構造を有するものと有さないものとを含む)をゲル電気泳動で確認したところ、約1800bpであった。
Preparation of mRNA Next, mRNA was prepared as a desired substance to be introduced into cells. Specifically, using the SP6 RiboMAX TM kit (manufactured by Promega) according to the manual, in the presence or absence of m7G (5 ') pppG (5') cap analog (manufactured by Ambion), poly A tail ( A luciferase SP6 control DNA (Promega) having A30) was translated in vitro to obtain luciferase gene mRNA. The ratio of cap analog to GTP was 5: 1, and when no cap analog was used, the concentration of GTP was increased to 5 mM. When mRNA translated in vitro (including those with and without a cap structure) was confirmed by gel electrophoresis, it was about 1800 bp.

その後、mRNAを精製するため、mRNAをRQ1 DNase1(Promega 社製)で処理した後、フェノール:クロロホルム:イソアミルアルコールとクロロホルムとを用いてmRNAを抽出し、酢酸ナトリウム(pH5.5)とエタノールとを加えて沈殿させた。そして、沈殿したmRNAを70% エタノールで洗浄した後、水に溶解した。得られたmRNAは260nmでの吸光度を測定することにより定量し、さらに65℃で15分間加熱して変性させた後、アガロースゲル電気泳動で確認した。   Thereafter, in order to purify the mRNA, the mRNA was treated with RQ1 DNase1 (manufactured by Promega), the mRNA was extracted with phenol: chloroform: isoamyl alcohol and chloroform, and sodium acetate (pH 5.5) and ethanol were extracted. In addition, it was precipitated. The precipitated mRNA was washed with 70% ethanol and then dissolved in water. The obtained mRNA was quantified by measuring the absorbance at 260 nm, further denatured by heating at 65 ° C. for 15 minutes, and then confirmed by agarose gel electrophoresis.

リポソームの準備
次に、実験に用いるリポソームを準備した。リポソームを形成するリポソーム材料としては、カチオン性脂質であるDOTAP(N-[1-(2,3-dioleoyloxy)propyl]-N,N,N-trimethyl ammonium chloride;Sigma 社製)を用いた。具体的には、クロロホルム中に分散したDOTAPからクロロホルムを蒸発させ、蒸留水に分散させた後、DOTAPのゲル−液晶相転移温度よりも高い温度(50℃)で10分間撹拌した。そして、得られた乳状液に対して、Branson sonifer 250(Branson Sci.,USA 社製)を用いて温度制御下で10分間超音波処理を施した。なお、乳状液が激しく泡立つのを防ぐため、超音波パワーは最小とした。
Preparation of liposome Next, the liposome used for experiment was prepared. As a liposome material for forming liposomes, DOTAP (N- [1- (2,3-dioleoyloxy) propyl] -N, N, N-trimethyl ammonium chloride; manufactured by Sigma), which is a cationic lipid, was used. Specifically, chloroform was evaporated from DOTAP dispersed in chloroform, dispersed in distilled water, and then stirred for 10 minutes at a temperature (50 ° C.) higher than the gel-liquid crystal phase transition temperature of DOTAP. The obtained milky liquid was subjected to ultrasonic treatment for 10 minutes under temperature control using Branson sonifer 250 (Branson Sci., USA). Note that the ultrasonic power was minimized in order to prevent the milky liquid from foaming vigorously.

mRNA−リポソーム−炭酸アパタイト粒子複合体の作製
次に、細胞へのmRNA導入に用いるmRNA−リポソーム−炭酸アパタイト粒子複合体を作製した。また、コントロールとして、mRNA−炭酸アパタイト粒子複合体、及びmRNA−リポソーム複合体も併せて作製した。
Preparation of mRNA-liposome-carbonate apatite particle complex Next, an mRNA-liposome-carbonate apatite particle complex used for introducing mRNA into cells was prepared. As controls, an mRNA-carbonate apatite particle complex and an mRNA-liposome complex were also produced.

具体的に、mRNA−炭酸アパタイト粒子複合体は、3μgの熱変性させたmRNAと4μlの1M CaClとを1mlの無血清の重炭酸(HCO )緩衝培地(DMEM培地又はWE(Williams' E)培地;pH7.4)に加えて混合し、37℃で30分間インキュベートすることにより作製した。 Specifically, mRNA-carbonate apatite particle complex comprises 3 μg of heat-denatured mRNA and 4 μl of 1M CaCl 2 in 1 ml of serum-free bicarbonate (HCO 3 ) buffer medium (DMEM medium or WE (Williams' E) It was prepared by adding to medium; pH 7.4), mixing, and incubating at 37 ° C. for 30 minutes.

また、mRNA−リポソーム複合体は、3μgの熱変性させたmRNAと4〜16μgのDOTAPとをそれぞれ100μlのDMEM培地(pH7.5)中に溶解し、15分後、mRNA溶液にDOTAPを加えて室温で40分間インキュベートすることにより作製した。最終的にDMEM培地(pH7.5)を加えることにより全量を1mlに調整した。   The mRNA-liposome complex was prepared by dissolving 3 μg of heat-denatured mRNA and 4-16 μg of DOTAP in 100 μl of DMEM medium (pH 7.5). After 15 minutes, DOTAP was added to the mRNA solution. It was prepared by incubating at room temperature for 40 minutes. Finally, the total amount was adjusted to 1 ml by adding DMEM medium (pH 7.5).

また、mRNA−リポソーム−炭酸アパタイト粒子複合体は、上述と同様にして熱変性させたmRNAとDOTAPとを重炭酸緩衝DMEM培地(pH7.5)に溶解した溶液を準備し、室温で15分間インキュベートした後、4mM CaClを加えて全量を1mlに調整し、37℃で30分間インキュベートすることにより作製した。 The mRNA-liposome-carbonate apatite particle complex is prepared by dissolving a heat-denatured mRNA and DOTAP in the same manner as described above in a bicarbonate buffered DMEM medium (pH 7.5) and incubating at room temperature for 15 minutes. Then, 4 mM CaCl 2 was added to adjust the total volume to 1 ml, and the mixture was incubated at 37 ° C. for 30 minutes.

mRNA−リポソーム−炭酸アパタイト粒子複合体を用いた細胞へのmRNA導入、及び細胞内におけるルシフェラーゼの発現
次に、mRNA−リポソーム−炭酸アパタイト粒子複合体と、コントロールとしてのmRNA−炭酸アパタイト粒子複合体、mRNA−リポソーム複合体とを用いて、細胞内にmRNAを導入すると共に、細胞内でのルシフェラーゼの発現を確認した。
mRNA introduction into cells using mRNA-liposome-carbonate apatite particle complex and expression of luciferase in the cell Next, mRNA-liposome-carbonate apatite particle complex and mRNA-carbonate apatite particle complex as a control, Using the mRNA-liposome complex, mRNA was introduced into the cells, and the expression of luciferase in the cells was confirmed.

具体的には、先ず、mRNAを導入する前日に、増殖過程に同調させた細胞を24穴プレート中に100000個/ウェルとなるように播種し、培養した。   Specifically, first, the day before the introduction of mRNA, cells synchronized with the growth process were seeded at a density of 100,000 cells / well in a 24-well plate and cultured.

続いて、洗浄した細胞に対して、各複合体を含む溶液と終濃度10%となるようにFBSとを加え、37℃で2〜4時間インキュベートした。そして4時間後、溶液を新しい血清培地と交換し、さらに6〜12時間インキュベートした。その後、細胞を溶解バッファ(Promega 社製)に溶解し、光量子カウンタ(TD-20/20 Luminometer, Promega 社製)を用いてルシフェラーゼ活性を測定した。なお、ルシフェラーゼ活性は、細胞タンパク質1mg当たりの発光量で表現した。   Subsequently, the washed cells were added with a solution containing each complex and FBS to a final concentration of 10%, and incubated at 37 ° C. for 2 to 4 hours. After 4 hours, the solution was replaced with fresh serum medium and incubated for an additional 6-12 hours. Thereafter, the cells were lysed in a lysis buffer (Promega), and luciferase activity was measured using a photon counter (TD-20 / 20 Luminometer, Promega). The luciferase activity was expressed as the amount of luminescence per mg of cell protein.

80%コンフルエントのHeLa細胞に対してmRNAを導入した場合のルシフェラーゼの発現状況を図1に示す。図1から分かるように、DOTAPが4〜16μg/mlの何れの濃度であっても、リポソーム−炭酸アパタイト粒子複合体(DOTAP+CA)を用いてmRNAを導入した場合の方が、リポソーム(DOTAP)を用いてmRNAを導入した場合よりも、ルシフェラーゼの発現効率が約10倍高かった。なお、図1から、DOTAPの至適濃度は6〜10μg/mlであったため、NIH3T3細胞及び初代肝細胞に対しては、DOTAPの濃度を6〜10μg/mlとした。   FIG. 1 shows the expression status of luciferase when mRNA is introduced into 80% confluent HeLa cells. As can be seen from FIG. 1, at any concentration of DOTAP of 4 to 16 μg / ml, liposomes (DOTAP) can be obtained when mRNA is introduced using a liposome-carbonate apatite particle complex (DOTAP + CA). The expression efficiency of luciferase was about 10 times higher than when mRNA was introduced. From FIG. 1, since the optimal concentration of DOTAP was 6 to 10 μg / ml, the concentration of DOTAP was set to 6 to 10 μg / ml for NIH3T3 cells and primary hepatocytes.

続いて、80%コンフルエントのNIH3T3細胞に対してmRNAを導入した場合のルシフェラーゼの発現状況を図2に示す。図2から分かるように、リポソームに炭酸アパタイト粒子を結合させている場合(+CA)の方が、結合させていない場合(−CA)よりも、ルシフェラーゼの発現効率が9〜14倍高かった。   Subsequently, FIG. 2 shows the expression state of luciferase when mRNA is introduced into 80% confluent NIH3T3 cells. As can be seen from FIG. 2, the expression efficiency of luciferase was 9-14 times higher when the carbonate apatite particles were bound to the liposomes (+ CA) than when not bound (−CA).

続いて、50%コンフルエントの初代肝細胞に対してmRNAを導入した場合のルシフェラーゼの発現状況を図3に示す。図3から分かるように、リポソーム−炭酸アパタイト粒子複合体(DOTAP+CA)を用いてmRNAを導入した場合の方が、リポソーム(DOTAP)を用いてmRNAを導入した場合よりも、ルシフェラーゼの発現効率が約10倍高かった。   Subsequently, FIG. 3 shows the expression state of luciferase when mRNA is introduced into 50% confluent primary hepatocytes. As can be seen from FIG. 3, the expression efficiency of luciferase is approximately lower when mRNA is introduced using a liposome-carbonate apatite particle complex (DOTAP + CA) than when mRNA is introduced using a liposome (DOTAP). Ten times higher.

なお、図1〜図3には示していないが、炭酸アパタイト粒子を用いてmRNAを導入した場合には、ルシフェラーゼの発現が確認されなかった。   Although not shown in FIGS. 1 to 3, when mRNA was introduced using carbonate apatite particles, the expression of luciferase was not confirmed.

血清の有無によるルシフェラーゼ発現効率への影響
次に、8μg/mlのDOTAPを用いたmRNA−リポソーム−炭酸アパタイト粒子複合体と、8μg/mlのDOTAPを用いたコントロールとしてのmRNA−リポソーム複合体とを用いて、細胞内にmRNAを導入する際の血清の有無による細胞内でのルシフェラーゼ発現効率への影響を確認した。
Effect of the presence or absence of serum on luciferase expression efficiency Next, an mRNA-liposome-carbonate apatite particle complex using 8 μg / ml DOTAP and an mRNA-liposome complex as a control using 8 μg / ml DOTAP. The effect of the presence or absence of serum upon introduction of mRNA into the cell on the luciferase expression efficiency in the cell was confirmed.

具体的には、先ず、mRNAを導入する前日に、増殖過程に同調させたHeLa細胞を24穴プレート中に100000個/ウェルとなるように播種し、培養した。   Specifically, first, the day before the introduction of mRNA, HeLa cells synchronized with the growth process were seeded at a density of 100,000 cells / well in a 24-well plate and cultured.

続いて、洗浄した細胞に対して各複合体を含む溶液と終濃度10%となるようにFBSとを加えたサンプルと、FBSを加えていないサンプルとを調製し、37℃で2〜4時間インキュベートした。そして4時間後、溶液を新しい血清培地と交換し、さらに6〜12時間インキュベートした。その後、細胞を溶解バッファ(Promega 社製)に溶解し、光量子カウンタ(TD-20/20 Luminometer, Promega 社製)を用いてルシフェラーゼ活性を測定した。なお、ルシフェラーゼ活性は、細胞タンパク質1mg当たりの発光量で表現した。   Subsequently, a solution containing each complex with the washed cells, a sample added with FBS so as to have a final concentration of 10%, and a sample not added with FBS were prepared, and the sample was prepared at 37 ° C. for 2 to 4 hours. Incubated. After 4 hours, the solution was replaced with fresh serum medium and incubated for an additional 6-12 hours. Thereafter, the cells were lysed in a lysis buffer (Promega), and luciferase activity was measured using a photon counter (TD-20 / 20 Luminometer, Promega). The luciferase activity was expressed as the amount of luminescence per mg of cell protein.

80%コンフルエントのHeLa細胞に対してmRNAを導入した場合のルシフェラーゼの発現状況を図4に示す。図4から分かるように、血清存在下(S+)でmRNAを導入した場合であっても、血清非存在下(S−)でmRNAを導入した場合と比較してルシフェラーゼの発現効率は低下しておらず、十分な発現効率を示している。   FIG. 4 shows the expression state of luciferase when mRNA is introduced into 80% confluent HeLa cells. As can be seen from FIG. 4, even when mRNA was introduced in the presence of serum (S +), the expression efficiency of luciferase decreased compared to the case where mRNA was introduced in the absence of serum (S−). It shows sufficient expression efficiency.

以上、具体的な実験結果を参照しながら説明したように、mRNA−リポソーム−炭酸アパタイト粒子複合体を用いることにより、分裂細胞のみならず非分裂細胞に対しても高効率にmRNAを導入できる。特に、このmRNAの導入効率は血清存在下においても低下しない。また、この物質導入方法を応用することで、カルシウム塩、重炭酸塩、及びリポソーム材料を含む物質導入用キットを実現することができる。   As described above with reference to specific experimental results, mRNA can be introduced with high efficiency not only into dividing cells but also into non-dividing cells by using the mRNA-liposome-carbonate apatite particle complex. In particular, this mRNA introduction efficiency does not decrease even in the presence of serum. In addition, by applying this substance introduction method, a substance introduction kit containing calcium salt, bicarbonate, and liposome material can be realized.

ここで、リポソームに炭酸アパタイト粒子を結合させることでmRNAの発現効率が上昇した第1の理由としては、リポソームに炭酸アパタイト粒子を結合させることにより、細胞表面での複合体の濃度が上昇し、その結果、mRNAの細胞内への取り込みが増加したためと推測される。   Here, as the first reason that the expression efficiency of mRNA is increased by binding carbonate apatite particles to liposomes, the concentration of the complex on the cell surface is increased by binding carbonate apatite particles to liposomes, As a result, it is assumed that the uptake of mRNA into the cell increased.

この現象を確認するため、エチジウムモノアジド(EMA)でラベルしたmRNAをHeLa細胞に導入し、4時間後に蛍光顕微鏡で観察したところ、高レベルのmRNAが細胞に取り込まれていた。さらに、mRNA−リポソーム−炭酸アパタイト粒子複合体を用いた場合には2時間のインキュベーションで導入効率が最大に達するのに対して、mRNA−リポソーム複合体を用いた場合には4時間のインキュベーションが必要であった。このことからも、アパタイト粒子の存在によって複合体の取り込みが促進していることが分かる。   In order to confirm this phenomenon, ethidium monoazide (EMA) -labeled mRNA was introduced into HeLa cells and observed with a fluorescence microscope 4 hours later. As a result, high levels of mRNA were incorporated into the cells. Furthermore, when the mRNA-liposome-carbonate apatite particle complex is used, the introduction efficiency reaches the maximum after 2 hours of incubation, whereas when the mRNA-liposome complex is used, 4 hours of incubation is required. Met. This also indicates that the uptake of the complex is promoted by the presence of the apatite particles.

また、mRNAの発現効率が上昇した第2の理由としては、炭酸アパタイト粒子はpH感受性の無機結晶でありエンドソームを中和する能力があるため、エンドソーム内のpH変化により、mRNAが速やかにエンドソームから細胞質中に放出されるためと推測される。   The second reason for the increased expression efficiency of mRNA is that carbonate apatite particles are pH-sensitive inorganic crystals and have the ability to neutralize endosomes. It is assumed that it is released into the cytoplasm.

なお、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。   It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

例えば、上述した実施の形態では炭酸アパタイト粒子を用いたが、リン酸アパタイト粒子を用いるようにしても構わない。この場合、重炭酸緩衝培地の代わりにリン酸緩衝培地を用いればよく、物質導入用キットには重炭酸塩の代わりに無機リン酸塩を含めればよい。   For example, although carbonate apatite particles are used in the above-described embodiment, phosphate apatite particles may be used. In this case, a phosphate buffer medium may be used instead of the bicarbonate buffer medium, and the substance introduction kit may include inorganic phosphate instead of bicarbonate.

また、上述した実施の形態では、mRNAとの複合体を作製して細胞にmRNAを導入するものとして説明したが、薬剤、生理活性物質、DNA等との複合体を作製して細胞にこれらの物質を導入するようにしても構わない。   Further, in the above-described embodiment, it has been described that a complex with mRNA is prepared and mRNA is introduced into a cell. However, a complex with a drug, a physiologically active substance, DNA, or the like is prepared, and these are added to a cell. You may make it introduce | transduce a substance.

また、上述した実施の形態では、複合体を作製するものとして説明したが、炭酸アパタイト粒子を結合させたリポソーム内にmRNAや、薬剤、生理活性物質、DNA等を封入するようにしても構わない。   In the above-described embodiment, the complex is described. However, mRNA, a drug, a physiologically active substance, DNA, or the like may be encapsulated in a liposome combined with carbonate apatite particles. .

HeLa細胞に対してmRNAを導入した場合のルシフェラーゼの発現状況を示す図である。It is a figure which shows the expression condition of luciferase at the time of introduce | transducing mRNA with respect to a HeLa cell. NIH3T3細胞に対してmRNAを導入した場合のルシフェラーゼの発現状況を示す図である。It is a figure which shows the expression condition of luciferase at the time of introduce | transducing mRNA with respect to NIH3T3 cell. 初代肝細胞に対してmRNAを導入した場合のルシフェラーゼの発現状況を示す図である。It is a figure which shows the expression condition of luciferase at the time of introduce | transducing mRNA with respect to a primary hepatocyte. HeLa細胞に対して血清存在下、又は非存在下でmRNAを導入した場合のルシフェラーゼの発現状況を示す図である。It is a figure which shows the expression condition of luciferase at the time of introduce | transducing mRNA with respect to HeLa cell in presence of serum or absence.

Claims (6)

リポソームにアパタイト粒子が結合していることを特徴とする物質導入担体。   A substance-introducing carrier characterized in that apatite particles are bound to liposomes. 上記リポソームは、カチオン性リポソームであることを特徴とする請求項1記載の物質導入担体。   2. The substance introduction carrier according to claim 1, wherein the liposome is a cationic liposome. 上記アパタイト粒子は、重炭酸イオンとカルシウムイオンとから形成された炭酸アパタイト粒子であることを特徴とする請求項1記載の物質導入担体。   2. The substance-introduced carrier according to claim 1, wherein the apatite particles are carbonate apatite particles formed from bicarbonate ions and calcium ions. 細胞に導入する所望の物質と複合体を形成し、又は上記所望の物質が封入されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1記載の物質導入担体。   The substance introduction carrier according to any one of claims 1 to 3, wherein the substance introduction carrier forms a complex with a desired substance to be introduced into a cell or is encapsulated with the desired substance. 請求項4記載の物質導入担体を標的細胞とインキュベートすることにより、上記標的細胞中に所望の物質を導入することを特徴とする物質導入方法。   A substance introduction method comprising introducing a desired substance into the target cell by incubating the substance introduction carrier according to claim 4 with the target cell. カルシウム塩、重炭酸塩又は無機リン酸塩、及びリポソーム材料を含むことを特徴とする物質導入用キット。   A substance introduction kit comprising a calcium salt, a bicarbonate or an inorganic phosphate, and a liposome material.
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