WO2021006222A1 - 核酸用担体および核酸の投与方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a carrier for nucleic acids and a method for administering nucleic acids.
- nucleic acid reagents such as siRNA, short hairpin RNA (SHRNA), and microRNA (miRNA) that suppress gene expression to the medical field.
- DDS drug delivery system
- an object of the present invention is to provide a new carrier for introducing nucleic acids such as siRNA into cells.
- the nucleic acid carrier of the present invention is characterized by containing vesicles of plant fruits.
- the delivery-type nucleic acid reagent of the present invention contains the nucleic acid carrier of the present invention and a nucleic acid, and is characterized in that the nucleic acid carrier and the nucleic acid form a complex.
- the method for producing a delivery-type nucleic acid reagent of the present invention includes a step of forming a complex of the nucleic acid carrier and the nucleic acid by coexisting the nucleic acid carrier of the present invention and the nucleic acid in a solvent. It is characterized by.
- the method for administering a nucleic acid of the present invention is characterized by including a step of forming a complex of the carrier for nucleic acid of the present invention and a nucleic acid, and a step of administering the complex.
- the nucleic acid carrier of the present invention for example, the nucleic acid can be easily retained and the retained nucleic acid can be introduced into the cell. Therefore, it can be said that the present invention is very useful as DDS in the medical field such as gene therapy.
- FIG. 1 is a graph showing the particle size distribution of acerola-derived vesicles in Example 1.
- FIG. 2 is a graph showing the expression of the nucleic acid reagent in Example 1.
- FIG. 3 is a photograph showing the uptake of nucleic acid reagent using vesicles in Example 1.
- FIG. 4 is a graph showing the uptake of the nucleic acid reagent using vesicles in Example 1 into cell SiHa and the suppression of target expression.
- FIG. 5 is a graph showing the uptake of the nucleic acid reagent using vesicles in Example 1 into cell NHDF and the suppression of target expression.
- FIG. 1 is a graph showing the particle size distribution of acerola-derived vesicles in Example 1.
- FIG. 2 is a graph showing the expression of the nucleic acid reagent in Example 1.
- FIG. 3 is a photograph showing the uptake of nucleic acid reagent using vesicles in Example 1.
- FIG. 6 is a graph showing the results of confirming the formation of a complex between vesicles and nucleic acid reagents by comparing the amplification amounts of nucleic acid reagents in Example 2.
- FIG. 7 is a graph showing the results of confirming the effect of the amplification amount of the nucleic acid reagent on the complex formation due to the presence or absence of heat shock and ice cooling in Example 2.
- FIG. 8 is a graph showing the results of confirming the effect of the incubation conditions on complex formation by the amplification amount of the nucleic acid reagent in Example 2.
- FIG. 9 is a graph showing the results of confirming the correlation between complex formation and the amount of vesicles added by the amount of amplification of the nucleic acid reagent in Example 2.
- FIG. 10 is a graph showing the results of confirming the suppression of nucleic acid reagent degradation by vesicles by the amplification amount of the nucleic acid reagent in Example 3.
- FIG. 11 is a graph showing the introduction of a nucleic acid reagent into cells by complex formation in Example 4.
- FIG. 12 is a schematic view showing the introduction of a nucleic acid reagent into a mouse by complex formation in Example 5.
- FIG. 13 is a graph showing the amplification amount of the nucleic acid reagent in each organ for the introduction of the nucleic acid reagent into the mouse by complex formation in Example 5.
- FIG. 14 is a graph confirming the function of the nucleic acid reagent introduced into the mouse as a complex in Example 5.
- FIG. 15 is a graph showing the results of confirming the suppression of nucleic acid reagent degradation by vesicles by the amplification amount of the nucleic acid reagent in Example 6.
- the carrier for nucleic acid of the present invention is characterized by containing vesicles of plant fruits as described above.
- the present inventor has established the present invention by finding that vesicles of plant fruits retain nucleic acids, the complex of the nucleic acids and the vesicles is taken up into cells, and the retained nucleic acids function intracellularly. I came to do.
- the present invention is characterized by including the vesicles, and other configurations and conditions are not particularly limited.
- the plant from which the plant fruit is derived is not particularly limited, and examples thereof include Malpighiaceae (Malpighiaceae) plants and Rutaceae (Rutaceae) plants.
- the type of the Malpighiaceae plant is not particularly limited, and examples thereof include Malpighia genus Malpighia, and specific examples thereof include Acerola species (Malpighia sp.), Which is preferably M. .Emarginata DC., M. glabra and M. punicifolia are acerolas.
- the type of the Rutaceae plant is not particularly limited, and examples thereof include the genus Citrus. Specifically, for example, grapefruit species (Citrus ⁇ paradisi, English name grapefruit) and lemon species (C. limon, English name lemon) etc.
- the vesicles can be obtained from the fruits of the plant.
- the fruit may be, for example, ripe, unripe, or a mixture thereof.
- the vesicles are preferably, for example, the vesicle fraction described later, which is recovered from the juice of the fruit.
- the vesicles can be prepared, for example, by extraction from the plant fruit.
- the preparation method is not particularly limited, and for example, the fruit is crushed, a crushed product or a suspension of the crushed product is prepared, and an ultrafiltration method, an ultracentrifugation method, a concentration gradient method, or a separation by a microliquid system is used. It can be obtained by fractionating the vesicles by a method such as a method.
- a commercially available kit may be used, ExoEasyMaxiKit (trade name, QIAGEN), ExoQuick (trade name, SystemBioscience), TotalExosome Isolation reagent (trade name, Invitrogen). Etc. can be used.
- the fruit juice obtained by squeezing the fruit may be subjected to various separation methods as described above.
- the juice may be, for example, the juice of a ripe fruit, the juice of an unripe fruit, or the juice of a ripe or unripe frozen fruit.
- a vesicle fraction containing a plurality of vesicles can be used as the carrier for nucleic acid of the present invention.
- the size of the vesicle is not particularly limited, and the particle size thereof is, for example, 30 to 400 nm, 80 to 300 nm, 150 to 300 nm, 100 to 200 nm, and 80 to 200 nm.
- the vesicles are also referred to as, for example, microvesicles or nanovesicles.
- the peak particle size is, for example, 30 to 400 nm, 80 to 300 nm, 150 to 300 nm, 100 to 200 nm, and 80 to 200 nm when expressed in terms of particle size distribution.
- the lower limit of the ratio of vesicles at the peak is, for example, 30% or more, 50% or more, 80% or more.
- the upper limit is, for example, 100%, 80% or less, 70% or less.
- the vesicle fraction is, for example, a fraction extracted from the juice of the fruit so as to have the particle size and the particle size distribution.
- the vesicle fraction is used as the carrier for nucleic acid of the present invention
- the fraction extracted from the plant fruit by an extraction method having the particle size and the particle size distribution can be used, and is derived from the fruit juice. It may be in a state containing other components.
- the method for measuring the particle size of vesicles is not particularly limited, and for example, a method such as nanoparticle tracking analysis can be adopted, and for example, a commercially available device (device name NanoSight, qNANO) or the like can be used.
- the vesicle may be, for example, an extracellular vesicle or an intracellular vesicle.
- Examples of the vesicles include exosome-like vesicles (the same size as human-derived exosomes).
- a vesicle having a size equivalent to that of a human-derived exosome is, for example, a vesicle obtained by an isolation method similar to that of a human-derived exosome.
- the nucleic acid carrier of the present invention can form a complex with nucleic acid.
- the vesicle can form a complex with the nucleic acid. Since the nucleic acid can be delivered by forming a complex between the nucleic acid and the carrier for the nucleic acid, the complex is also hereinafter referred to as a delivery-type nucleic acid reagent.
- the form of the complex is not particularly limited, and may be, for example, a form in which the nucleic acid is encapsulated inside the vesicle, or a form in which the nucleic acid is supported on the outer wall of the vesicle.
- the method for forming the complex of the vesicle and the nucleic acid is not particularly limited, and for example, the vesicle and the nucleic acid may be allowed to coexist in a solvent, or the nucleic acid is generally introduced into the cell. Techniques can also be used. In the former case, for example, a complex of the vesicle and the nucleic acid can be formed by coexisting and incubating the vesicle and the nucleic acid in a solvent.
- the temperature of the incubation is not particularly limited, and may be, for example, a room temperature range (for example, 30 ⁇ 10 ° C.) or a temperature range lower than that (for example, more than 0 ° C.
- the incubation time is not particularly limited, the lower limit is, for example, 5 minutes or more, 15 minutes or more, and the upper limit is not particularly limited, for example, the plateau of complex formation can be reached by incubation for about 30 minutes. it can.
- the solvent is not particularly limited, and for example, a liquid such as water, physiological saline, or a buffer solution such as PBS can be used. In the latter case, for example, an electroporation method, a lipofection method, or the like can be used.
- nucleic acid that is the target of DDS can be retained in the vesicle very easily.
- the carrier for nucleic acid of the present invention for example, by forming a complex between the nucleic acid and the vesicle, the nucleic acid is introduced into the cell from the outside of the cell by endocytosis of the vesicle. You can also do it.
- the nucleic acid and the vesicle need only coexist in the solvent, and a conventional transfection method or the like can be used to support the nucleic acid in the vesicle. Can be omitted.
- the transfection method include a heat shock method in which calcium chloride is added.
- the heat shock method is, for example, a method of performing heat treatment by changing the temperature in the coexistence of a carrier (for example, a cell) carrying a nucleic acid and the nucleic acid, incubating for a predetermined time, and returning the temperature to the original temperature. ..
- the change in temperature is, for example, a change from a relatively low temperature (treatment temperature before change) to a relatively high temperature (treatment temperature after change), and is relative after incubation at a relatively high temperature. It is preferable to return to a low temperature.
- the width of the temperature change is, for example, 5 to 45 ° C.
- the treatment temperature before the change is, for example, a low temperature, specifically, 1 to 10 ° C.
- the treatment temperature after the change is For example, high temperature, specifically 40-46 ° C.
- nucleic acid carrier of the present invention can prevent the decomposition of nucleic acid by RNase, acid, alkali and the like by forming a complex with nucleic acid, for example. Therefore, the carrier for nucleic acids of the present invention can be said to be an inhibitor of nucleic acid degradation.
- the nucleic acid is, for example, a nucleic acid reagent for suppressing expression.
- the mechanism of suppressing the expression of the nucleic acid reagent is not particularly limited, and may be, for example, suppression of gene expression or suppression of protein expression. Specifically, inhibition of transcription from a gene, inhibition of translation into a protein, transcript. Disassembly etc. can be mentioned.
- the type of the nucleic acid reagent is not limited in any way, and examples thereof include siRNA, antisense, shRNA, miRNA, and miRNA mimic (see, for example, WO2015 / 099122).
- the ratio of the amount of the vesicles added to the nucleic acid is not particularly limited, and for example, vesicles 5 ⁇ 10 4 to 8 ⁇ 10 4 particles, 2 ⁇ 10 with respect to 1 pmol of the nucleic acid. It is 5 to 5 ⁇ 10 5 particles, 2 ⁇ 10 6 to 5 ⁇ 10 6 particles.
- the site to which the nucleic acid carrier of the present invention can deliver the nucleic acid is not particularly limited, and examples thereof include liver, intestine (rectum, intestine, stomach, etc.), brain, spleen, and the like.
- the carrier for nucleic acids of the present invention is useful as, for example, pharmaceuticals, diagnostic agents and pesticides, and research tools for agriculture, medicine, life science and the like.
- Delivery-type Nucleic Acid Reagent of the Present Invention and Method for Producing the Delivery-type Nucleic Acid Reagent of the present invention contains the nucleic acid carrier of the present invention and the nucleic acid, and the nucleic acid carrier and the nucleic acid. Is characterized by forming a complex. Specifically, the vesicle and the nucleic acid in the nucleic acid carrier of the present invention form a complex.
- the delivery-type nucleic acid reagent (the complex) of the present invention can incorporate the description of (1) above.
- the method for producing a delivery-type nucleic acid reagent of the present invention is a complex of the nucleic acid carrier and the nucleic acid by allowing the nucleic acid carrier of the present invention and the nucleic acid to coexist in the solvent. Includes the step of forming.
- the above description (1) can be incorporated.
- the nucleic acid administration method of the present invention includes, as described above, a step of forming a complex of the nucleic acid carrier of the present invention and a nucleic acid, and a step of administering the complex. It is characterized by that.
- the present invention is characterized in that the carrier for nucleic acid of the present invention is used, and other steps, conditions and the like are not limited in any way.
- the method for forming the complex is not particularly limited, and for example, as described above, the vesicle and the nucleic acid may only coexist, or an electroporation method or the like may be used.
- the former is preferable because a complex can be easily formed.
- the ratio between the nucleic acid and vesicles is not particularly limited, for example, vesicles 2x10 8 per a nucleic acid 50 ⁇ 100 pmol.
- the form of administration is not particularly limited, and may be, for example, in vivo or in vitro.
- the administration target may be, for example, cells, tissues or organs.
- the administration method is not particularly limited, and examples thereof include oral administration and parenteral administration. Examples of the parenteral administration include intravenous, intraarterial, intramuscular, subcutaneous, intraperitoneal, and local administration.
- the administration target includes, for example, humans or non-human animals, and the non-human animals are not particularly limited, and examples thereof include mice, rats, rabbits, dogs, camels, and cows.
- Example 1 The function of acerola-derived vesicles as a carrier for nucleic acids was confirmed.
- the kit, reagents, equipment, etc. were used according to the instruction manual. Unless otherwise specified, the conditions for each treatment were the same in the following examples.
- vesicle fraction was suspended in 50 ⁇ L PBS to make a vesicle fraction.
- the vesicle fraction was subjected to a nanoparticle analysis system (trade name: NanoSight, Malvern), and the particle size distribution of vesicles contained in the vesicle fraction was confirmed.
- the vertical axis indicates the particle concentration (particles / mL), and the horizontal axis indicates the particle size (nm).
- the vesicle concentration of vesicular fractions are 2.2 ⁇ 10 8 particles / mL, the particle diameter and the average (Mean) 208nm, Mode 155nm, was SD 108 nm.
- miRNA mimic (trade name: Ambion TM miR-340 mimic, Thermo Fisher Scientific) targeting MMP2 was used.
- Ultracentrifugation was performed under the conditions that vesicles were precipitated and miRNA mimic was not precipitated alone (100,000 ⁇ g, 49,000 rpm, 70 minutes, 4 ° C., and so on).
- a system in which RNase was added so as to be 5 ⁇ g / mL and a system in which RNase was not added to the precipitated fraction were prepared, treated at 37 ° C. for 1 hour, and then miRNeasy mini kit (trade name, qiagen) was added.
- RNA was extracted using the product, and miR-340 mimic was measured by qRT-PCR. Let this system be b.
- the qRT-PCR was carried out by adding spike miRNA (ath-miR-159) so as to have a specified amount (0.1 ⁇ mol / L) as spike control, and the spike miRNA was also measured in the same manner (hereinafter, the same applies). ..
- the miR-340 mimic was not added, calcium chloride was added to 1 mL of the vesicle fraction so as to be 0.1 mol / L, and the mixture was allowed to stand on ice for 30 minutes and then at 42 ° C. for 1 minute. The heat shock method was performed again by allowing the mixture to stand on ice for 5 minutes. Then, the mixture was ultracentrifuged to recover the precipitated fraction, and a system with RNase added and a system without RNase were prepared, treated in the same manner as in the system b, and measured. Let this system be a.
- the miR-340 mimic 200 pmol and 1 mL of the vesicle fraction were mixed, allowed to stand on ice for 30 minutes, and then the precipitated fraction was collected by ultracentrifugation, and RNase was added to the precipitated fraction.
- a system and an unadded system were prepared, processed in the same manner as in the system b, and measured. This system was not added with calcium chloride and was not treated with heat shock. Let this system be c.
- FIG. 2 is a graph showing the amplification amount (detection amount) of miR-340 mimic.
- the Y-axis is the relative value of the amplification amount of miR-340 mimic.
- the amplification amount of miR-340 mimic is the amplification amount of spike control ath-miR-159 (detection amount). It was normalized in 1 and expressed as a relative value when the normalized value of the system d (without RNase added) was set to 1.
- a to e are the results of the systems a to e, respectively, the left bar is the result of the RNase-untreated system (RNase-), and the right bar is the result of the RNase-treated system (RNase +). ..
- the vesicles and the miR-340 mimic coexisted by adding the vesicle fraction, so that miR-340 mimic was amplified in both RNase- and RNase +.
- the vesicles and the miR-340 mimic formed a complex, so that degradation by RNase could be avoided.
- the system c showed the same behavior as the system b, for example, the complex can be formed only by coexisting the vesicle and the miR-340 mimic without using the heat shock method or the like. I understood.
- cervical cancer-derived cells SiHa were cultured in DMEM + 10% fetal bovine serum FBS medium, 5 ⁇ L of the diluted solution was added to 500 ⁇ L of the culture solution, and the cells were incubated in a CO 2 incubator at 37 ° C. for 24 hours.
- FIG. 3 is an enlarged fluorescence micrograph, and the white line shows the outer shape of one cell.
- A is the result of using only vesicles
- B is the result of using vesicles and labeled miR-340 mimic
- C is the result of using only labeled miR-340 mimic.
- fluorescence of DAPI indicating the cell nucleus was confirmed in the center of the cell, but fluorescence of FITC was not confirmed in the cell because the label miR-340 mimic was not added.
- C fluorescence of FITC was confirmed due to the addition of the labeled miR-340 mimic, but the fluorescence was sparse because it was not introduced by vesicles.
- vesicle-shaped FITC fluorescence was confirmed in the cell. From this, it was found that the labeled miR-340 mimic was taken up into cells in a state of forming a complex with vesicles.
- FIG. 4 is a graph showing the relative value of the expression level of MMP2, and the Y-axis is a value (relative value) obtained by normalizing the expression level of MMP2 with the expression level of beta actin, which is a housekeeping gene.
- Acerola MV means the vesicle fraction (hereinafter, the same applies to other figures).
- the miR-340 mimic was detected in the cells only in the system using the complex of the vesicle and the miR-340 mimic (not shown). Then, as shown in FIG.
- MMP2 which is the target of the miR-340 mimic
- Mcelora MV + miR-340 mimic the expression of MMP2 which is the target of the miR-340 mimic. Suppression was confirmed. From these results, it can be seen that the miR-340 mimic was taken up by cells by forming a complex with the vesicles and exerted a function of suppressing expression on the target.
- NHDF Nucleic acid reagent miR-146a mimic (trade name Ambion TM miR-146a mimic, Thermo Fisher Scientific) targeting NF- ⁇ B 50 pmol and 1 mL of the vesicle fraction are mixed and 1 hour at 4 ° C. It was left still. The mixture was ultracentrifuged to collect a precipitate fraction containing a complex of the miR-146a mimic and the vesicles and suspended in 50 ⁇ L PBS (pH 7.2). This suspension was further diluted 1/10 with the PBS to prepare a diluent.
- PBS pH 7.2
- human normal skin fibroblast NHDF was cultured in DMEM + 10% FBS medium in the same manner as in (4) above, and 5 ⁇ L of the diluted solution was added to 500 ⁇ L of the culture solution, and 24 in a CO 2 incubator at 37 ° C. Incubated for hours.
- the cells after culturing were washed with PBS, RNA was extracted from the cells, and miR-146a mimic was measured by qRT-PCR (ADENs + miR-146a mimic).
- the expression of NF- ⁇ B mRNA which is the target of miR-340 mimic, was also measured.
- a system using only the vesicle fraction without adding the miR-146a mimic (ADENs), a nucleic acid having no expression-suppressing ability in place of the miR-146a mimic (nega-miR, Thermo Fisher Scientific) ) (ADENs + nega-miR) and the miR-146a mimic system (miR-146a mimic) with no vesicle fraction added were also measured in the same manner.
- FIG. 5 is a graph showing the relative value of the expression level of NF- ⁇ B, and the Y-axis is a value (relative value) obtained by normalizing the expression level of NF- ⁇ B with the expression level of beta actin, which is a housekeeping gene. .. Similar to the result of SiHa in (4), the miR-146a mimic was detected in cells only in the system using the complex of the vesicle and the miR-146a mimic (not shown). Then, as shown in FIG.
- Example 2 The vesicle fraction of Example 1 was used as the acerola-derived vesicle, and the function of the vesicle as a carrier for nucleic acid was confirmed. Unless otherwise specified, the conditions were the same as in Example 1.
- FIG. 6 is a graph showing the amplification amount (detection amount) of miR-340 mimic in each system.
- the Y-axis is a relative value of the amplification amount of miR-340 mimic.
- the amplification amount of miR-340 mimic is normalized in the same manner as in Example 1, and calcium chloride (+) is obtained. It was expressed as a relative value when the normalized value of the / ice-cooled (+) / heat shock (+) / system was set to 1.
- FIG. 6 even when the heat shock treatment was performed without adding calcium chloride, amplification of miR-340 mimic was observed in the RNA recovered from the precipitate fraction after ultracentrifugation, and further without calcium chloride added. Higher relative values were obtained without heat shock treatment. From this, it was found that the formation of a complex between miR-340 mimic and vesicles can be performed only by coexisting both.
- RNA was extracted after ice-cooling without performing ultracentrifugation.
- FIG. 7 is a graph showing the amplification amount (detection amount) of miR-340 mimic in each system.
- the Y-axis is a relative value of the amplification amount of miR-340 mimic.
- the amplification amount of miR-340 mimic is normalized in the same manner as in Example 1 and vesicles (-). It was expressed as a relative value when the normalized value of the / miRNA mimic (+) / ice-cooled (+) / UC (-) system was set to 1.
- ADENs means the vesicle fraction of Example 1, that is, acerola-derived exosome-like nanoperticles (hereinafter, the same applies to other figures).
- the system without miRNA mimic added (vesicle (+) / miRNA mimic (-)) has miR- regardless of the presence or absence of ultracentrifugation (UC (+) or (-)). No amplification of 340 mimic was observed.
- vesicle (+) / miRNA mimic (+) in the case of ultracentrifugation untreated (UC (-)), amplification of miR-340 mimic was observed, but ultracentrifugation treatment In the case of (UC (+)), amplification of miR-340 mimic was not observed.
- miRNA mimic in the system to which the vesicle fraction and miRNA mimic were added (vesicle (+) / miRNA mimic (+)), Although it was slightly lower than that of the untreated ultracentrifugation (UC (-)), amplification of miR-340 mimic was confirmed even after the ultracentrifugal treatment (UC (+)). Under the conditions, miRNA mimic cannot be precipitated by itself. Therefore, the fact that miRNA mimic is amplified in the precipitated fraction obtained by ultracentrifugation due to coexistence with the vesicle fraction means that miRNA mimic is vesicle. It means that it forms a complex with.
- FIG. 8 is a graph showing the amplification amount (detection amount) of miR-340 mimic in each system.
- the Y-axis is a relative value of the amplification amount of miR-340 mimic.
- the amplification amount of miR-340 mimic is normalized in the same manner as in Example 1 and ice-cooled (+). It was expressed as a relative value when the normalized value of the 60-minute system was 1.
- amplification of miR-340 mimic was observed between the nucleic acid reagent and the vesicle fraction, both on ice and at room temperature.
- the nucleic acid reagent up to the formation of a complex of the nucleic acid reagent and the vesicles of the vesicle fraction by standing on ice. Decomposition is believed to be further protected.
- the addition amount of the vesicle fraction of (1) is set to 1 as a relative value. The measurement was carried out in the same manner except that the mixture was added so as to be 2, 1/10 and 1/50.
- FIG. 9 is a graph showing the amplification amount (detection amount) of miR-340 mimic in each system.
- the Y-axis is a relative value of the amplification amount of miR-340 mimic.
- the amplification amount of miR-340 mimic is normalized in the same manner as in Example 1, and the vesicle fraction is obtained. It was expressed as a relative value when the normalized value of the system of the addition amount relative value 1 was set to 1.
- the amount of amplification of the amount of the vesicle fraction added increased in a concentration-dependent manner.
- the present embodiment is the vesicular fractions (2.2 ⁇ 10 8 particles / mL ) 50 ⁇ L of Example 1, were mixed 50pmol of nucleic acid reagents (miR-340 mimic), in the mixture The final concentration of miR-340 mimic was 1 pmol / ⁇ L (1 ⁇ mol / L). The mixture is incubated on ice for 30 minutes, and the precipitated fraction is collected as a complex of the vesicles and the miR-340 mimic by ultracentrifugation (100,000 ⁇ g, 49,000 rpm, 70 minutes, 4 ° C.). did. RNA was extracted from the precipitated fraction, and the miR-340 mimic was measured by qRT-PCR.
- the control extracted RNA from the mixed solution after incubation and measured the miR-340 mimic in the same manner except that ultracentrifugation was not performed. Then, the measured amplification amount was normalized in the same manner as in Example 1, and the relative value of the amplification amount of the example was obtained with the normalized value of the control as 100%. As a result, the relative value of the amplification amount of the example was 60%.
- the control includes the entire miR-340 mimic.
- the free miR-340 mimic is removed by ultracentrifugation, the amplification amount of the miR-340 mimic forming the complex is obtained. Therefore, in the conditions of this embodiment, a miR-340 mimic in 30pmol by vesicle 1.1 ⁇ 10 7 particles, was found to be used as a complex.
- Example 3 The effect of acerola-derived vesicles on the resistance of nucleic acid reagents was confirmed. Unless otherwise specified, the conditions were the same as in Example 1 or Example 2.
- Example 3 the nucleic acid reagent miR-340 mimic and the vesicle fraction are mixed in the same manner as in Example 2 (2), allowed to stand on ice for 30 minutes, and then treated with calcium chloride and described above. The mixture was ultracentrifuged and the precipitated fraction was recovered without heat shock treatment. Various damage reagents (RNase, HCl, or NaOH) that damage nucleic acids are added to the precipitated fraction, treated under predetermined conditions, RNA is extracted, and miR-340 mimic is performed by qRT-PCR. was measured. In the control of the example, RNA was extracted without the addition of the various damage reagents, and measurement was performed in the same manner.
- RNase RNase, HCl, or NaOH
- RNase As the reagent, RNase, HCl, and NaOH were used.
- the RNase was added to the precipitate fraction at 5 ⁇ g / mL, treated at 37 ° C. for 1 hour, and then RNA was extracted.
- the HCl was added to the precipitate fraction so as to be 1 ⁇ 10-2 mol / L (pH 2), treated at 37 ° C. for 1 hour, and then RNA was extracted.
- the NaOH was added to the precipitate fraction so as to have a concentration of 1 ⁇ 10 -2 mol / L (pH 10), treated at 37 ° C. for 1 hour, and then RNA was extracted.
- the various reagents RNase, HCl, or NaOH
- RNase, HCl, or NaOH RNase, HCl, or NaOH
- miR-340 mimic was measured by qRT-PCR.
- the same amount as that added to the precipitate fraction in the above example was added to the nucleic acid reagent, and the treatment conditions were the same.
- RNA was extracted without adding the various damage reagents, and the measurement was performed in the same manner.
- FIG. 10 (A) is a graph showing the amplification amount (detection amount) of miR-340 mimic in the example
- FIG. 10 (B) shows the amplification amount (detection amount) of miR-340 mimic in the comparative example. It is a graph.
- Each Y-axis is a relative value of the amplification amount of miR-340 mimic, and the amplification amount of miR-340 mimic is normalized in the same manner as in Example 1, and the normalized value of each control is set to 1. Expressed as a relative value of time. As shown in FIG.
- the amplification amount of miR-340 mimic was significantly reduced when treated with any reagent (RNase, HCl, or NaOH). ..
- the amount of amplification of miR-340 mimic was increased by coexistence of the miR-340 mimic and the vesicle fraction, regardless of the reagent used for treatment. was not significantly reduced as in the comparative example, and was able to maintain an amplification amount of more than half of the control. From this result, it was found that the addition of the vesicle fraction formed a complex between the vesicle and the miR-340 mimic, thereby suppressing the decomposition of the miR-340 mimic by various damage reagents.
- Example 4 50 pmol of luc siRNA (trade name: Gene Design, anti-luc siRNA) targeting the luciferase gene and 1 mL of the vesicle fraction of Example 1 were mixed and allowed to stand at 4 ° C. for 1 hour. The mixture was ultracentrifuged and the precipitated fraction was collected and suspended in 50 ⁇ L PBS (pH 7.2).
- luc forced expression cells (3LL-luc, obtained from JCRB cell bank and introduced with luciferase gene) were cultured in DMEM + 10% FBS medium of a well plate, and 5 ⁇ L of the suspension was added to 500 ⁇ L of the culture medium. Incubated for 24 hours in a CO 2 incubator at 37 ° C.
- the luciferase activity of the cells after culturing was measured.
- the measurement of the luciferase activity of the cells was carried out as follows. 100 ⁇ L of Bio-Glo reagent (trade name, Promega) was added to the culture solution after culturing, and the mixture was allowed to stand in a dark place at room temperature for 15 minutes. Then, the luciferase activity was measured using a luminometer (Tekan Co., Ltd.). At the same time, the number of cells cultured in another well plate under the same conditions as above was measured by CellTiter-Glo 2.0 assay (trade name, Promega). As controls, luciferase activity and cell number were also measured in the luc siRNA (-) / vesicle (+) system and the luc siRNA (+) / vesicle (-) system.
- FIG. 11 is a graph showing luciferase activity, and the Y-axis shows luciferase activity normalized by the number of cells.
- * indicates P ⁇ 0.05.
- the luciferase activity was significantly reduced.
- Example 5 The in vivo DDS effect of acerola-derived vesicles was confirmed.
- Example 1 of the (2.2 ⁇ 10 8 particles / mL ) 2mL, treated with PKH26 a fluorescent cell membrane staining dye, vesicles contained in the fraction was fluorescently labeled.
- the vesicle fraction treated with PKH26 was subjected to ultracentrifugation (conditions 100,000 ⁇ g, 49,000 rpm, 70 minutes, 4 ° C.) to collect the precipitated fraction containing the fluorescently labeled vesicles.
- the whole volume was suspended in 200 ⁇ L PBS.
- the entire suspension of the fluorescently labeled vesicles was orally administered to multiple wild-type mice (female, 8 weeks old, C57 / BL) using a gastric sonde. Then, over time (1 hour, 3 hours, 6 hours), the fluorescence signal was detected in the individual mouse with an in vivo fluorescence detection device (trade name IVIS, Sumisho Pharma International Co., Ltd.).
- FIG. 12 shows a schematic diagram of imaging showing a fluorescence signal in each organ of a mouse, and FIG. 12 shows a site showing a particularly remarkable fluorescence signal in an imaging image of the fluorescence signal.
- the asterisk indicates that the fluorescent signal has been confirmed, the size of which indicates the relative magnitude of the fluorescent signal, and the number thereof indicates the breadth of the distribution of the fluorescent signal in each organ.
- FIG. 12 shows the results 1 hour after administration, and the shaded area is the fluorescent area.
- fluorescent signals were confirmed in each region (brain, liver, stomach, intestinal tract, bladder), and it was found that labeled vesicles were delivered to each region within 1 hour after administration. It was. As time passed, the fluorescence signal was attenuated, but even 6 hours after administration, the fluorescence signal was localized in the rectum.
- FIG. 13 is a graph showing the relative value of the amplification amount (detection amount) of ath-miR-159 in each organ, and the Y-axis is RNU6B, which is an endogenous control small RNA for the amplification amount of ath-miR-159. It is a value (relative value) normalized by the amplification amount (detection amount) of. As shown in FIG. 13, in the mice to which only the ath-miR-159 was administered, ath-miR-159 was below the detection limit in any of the organs and could not be detected (undetecet, UD).
- the expression of ath-miR159 was similarly confirmed in the organs (intestinal tract such as liver and small intestine) in which the fluorescent signal was strongly confirmed in (1).
- the ath-miR159 was also confirmed in the kidney and spleen.
- the nucleic acid reagent and the vesicle fraction were mixed in the same manner as in (2) above except that the same lucsiRNA as in Example 4 was used as the nucleic acid reagent, ice-cooled for 30 minutes, and then the entire amount was used.
- a luciferase transgenic mouse (luc-Tg / C57BL / 6J, 12 weeks old) was used. Then, 1 hour after the administration, the luciferase activity in the individual mouse and each organ after dissection was measured with a detection device (trade name IVIS) in the same manner as in (1) above (ADENs + lucsiRNA).
- a detection device trade name IVIS
- As a control PBS alone was orally administered, and luciferase activity was measured in the same manner (Control).
- FIG. 14 (A) is a graph showing the brightness (Flux) of the entire mouse individual before dissection
- FIG. 14 (B) includes the excised organs (brain, lung, liver, kidney, spleen, intestine, and bladder). It is a graph which shows the total brightness of the ovary region). In each graph, Y-axis shows the luminance (Flux, the unit ⁇ 10 8 p / s).
- FIGS. 14 (A) and 14 (B) the brightness showing luciferase activity was significantly reduced in the mice to which the complex was administered as compared with the control.
- (B) is the total brightness in the organs in which delivery of the nucleic acid reagent was confirmed in (2).
- each vesicle fraction was prepared using the juice squeezed from the ripe lemon fruit and the juice squeezed from the ripe grapefruit fruit, and the small vesicle fraction contained in the vesicle fraction was prepared.
- the particle size distribution of the vesicles was confirmed.
- the vesicle concentration of the lemon-derived vesicle fraction was 1.84 ⁇ 10 11 particles / mL, and the particle size was mean (Mean) 113.7 nm, Mode 79.1 nm, SD 66.8 nm. ..
- the vesicle concentration of the vesicle fraction derived from grapefruit was 7.37 ⁇ 10 12 particles / mL, and the particle size was mean (Mean) 95.7 nm, Mode 61.9 nm, and SD 30.5 nm.
- nucleic acid is the same as in Example 3 except that the vesicle fraction derived from lemon and the vesicle fraction derived from grapefruit are used instead of the vesicle fraction derived from acerola.
- the reagent miR-340 mimic was measured.
- the control of this example was measured in the same manner as the control of Example 3 except that the various damage reagents were not added.
- FIG. 15 (A) is a graph showing the amplification amount (detection amount) of miR-340 mimic in the example using the vesicle fraction derived from lemon
- FIG. 15 (B) is a graph showing the small amount derived from the grapefruit. It is a graph which shows the amplification amount (detection amount) of miR-340 mimic in the Example which used the vesicle fraction.
- Each Y-axis is a relative value of the amplification amount of miR-340 mimic, and the amplification amount of miR-340 mimic is normalized in the same manner as in Example 1, and the normalized value of each control is set to 1. Expressed as a relative value of time.
- the amplification amount of miR-340 mimic is remarkable regardless of the treatment with any reagent (RNase, HCl, or NaOH). Diminished.
- the miR-340 mimic and the lemon-derived vesicle fraction were allowed to coexist, and the miR-340 mimic was treated with any reagent.
- the amplification amount of was not significantly reduced as in the comparative example, and the amplification amount of more than half of the control could be maintained.
- FIG. 15 (B) the same was true for the examples using the vesicle fraction derived from grapefruit. From these results, it was found that the addition of the vesicle fraction can suppress the decomposition of the miR-340 mimic by various damage reagents by forming a complex between the vesicle and the miR-340 mimic. ..
- the nucleic acid carrier of the present invention for example, the nucleic acid can be easily retained and the retained nucleic acid can be introduced into the cell. Therefore, it can be said that the present invention is very useful in the medical field such as gene therapy.
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Abstract
siRNA等の核酸を細胞に導入するための新たな担体を提供する。本発明の核酸用担体は、キントラノオ科(Malpighiaceae)植物の小胞を含むことを特徴とし、好ましくはアセロラ由来の小胞である。本発明の核酸の投与方法は、前記本発明の核酸用担体と核酸との複合体を形成する工程と、前記複合体を投与する工程とを含むことを特徴とする。
Description
本発明は、核酸用担体および核酸の投与方法に関する。
近年、遺伝子発現を抑制するsiRNA、ショートヘアピンRNA(shRNA)、マイクロRNA(miRNA)等の核酸試薬について、医療分野への応用が試みられている。しかしながら、前記核酸試薬を細胞内に取り込ませるためのドラッグデリバリーシステム(DDS)は、開発途中であり、未だ、核酸を保持し、再現性良く細胞内に核酸を取り込ませることができる担体は、確立されていない。
そこで、本発明は、siRNA等の核酸を細胞に導入するための新たな担体の提供を目的とする。
前記目的を達成するために、本発明の核酸用担体は、植物果実の小胞を含むことを特徴とする。
本発明のデリバリー型核酸試薬は、前記本発明の核酸用担体と、核酸とを含み、前記核酸用担体と前記核酸とが複合体を形成していることを特徴とする。
本発明のデリバリー型核酸試薬の製造方法は、前記本発明の核酸用担体と核酸とを、溶媒中で共存させることにより、前記核酸用担体と前記核酸との複合体を形成させる工程を含むことを特徴とする。
本発明の核酸の投与方法は、前記本発明の核酸用担体と核酸との複合体を形成する工程と、前記複合体を投与する工程とを含むことを特徴とする。
本発明の核酸用担体によれば、例えば、容易に核酸を保持し、さらに保持した核酸を細胞内に導入できる。このため、本発明は、例えば、遺伝子治療等の医療分野において、DDSとして非常に有用といえる。
本明細書で使用する用語は、特に言及しない限り、当該技術分野で通常用いられる意味で用いることができる。
(1)核酸用担体
本発明の核酸用担体は、前述のように、植物果実の小胞を含むことを特徴とする。本発明者は、植物果実の小胞が核酸を保持し、前記核酸と前記小胞との複合体が細胞内に取り込まれ、保持した核酸が細胞内で機能することを見出し、本発明を確立するに至った。本発明は、前記小胞を含むことが特徴であって、その他の構成および条件は、特に制限されない。
本発明の核酸用担体は、前述のように、植物果実の小胞を含むことを特徴とする。本発明者は、植物果実の小胞が核酸を保持し、前記核酸と前記小胞との複合体が細胞内に取り込まれ、保持した核酸が細胞内で機能することを見出し、本発明を確立するに至った。本発明は、前記小胞を含むことが特徴であって、その他の構成および条件は、特に制限されない。
前記植物果実の由来となる植物は、特に制限されず、キントラノオ科(Malpighiaceae)植物、ミカン科(Rutaceae)植物等があげられる。
前記キントラノオ科(Malpighiaceae)植物の種類は、特に制限されず、例えば、ヒイラギトラノオ属(Malpighia)があげられ、具体的には、例えば、アセロラ種(Malpighia sp.)等があげられ、好ましくはM. emarginata DC.、M. glabraおよびM. punicifolia等のアセロラである。
前記ミカン科(Rutaceae)植物の種類は、特に制限されず、例えば、ミカン属(Citrus)があげられ、具体的には、例えば、グレープフルーツ種(Citrus × paradisi、英名grapefruit)、レモン種(C.limon、英名lemon)等があげられる。
前記小胞は、前記植物の果実から得ることができる。前記果実は、例えば、完熟でもよく、未完熟でもよく、それらの混合物であってもよい。前記小胞は、例えば、前記果実の果汁から回収された、後述する小胞画分が好ましい。
前記小胞は、例えば、前記植物果実からの抽出により調製できる。前記調製方法は、特に制限されず、例えば、前記果実を破砕し、その破砕物または破砕物の懸濁液を調製し、限外ろ過法、超遠心法、濃度勾配法、マイクロ液体システムによる分離法等の方法により、小胞を分画することで得ることができる。前記調製方法には、例えば、市販のキットを使用してもよく、ExoEasy Maxi Kit(商品名、QIAGEN社)、ExoQuick(商品名、System Bioscience社)、Total Exosome Isolation reagent(商品名、Invitrogen社)等が使用できる。前記小胞は、例えば、前記果実を絞って得られた果汁を、前述のような各種分離方法に供してもよい。前記果汁は、例えば、完熟果実の果汁でも、未完熟果実の果汁でも、完熟または未完熟の冷凍果実の果汁でもよい。
本発明の核酸用担体は、例えば、複数の小胞を含む小胞画分を使用できる。前記小胞の大きさは、特に制限されず、その粒径は、例えば、30~400nm、80~300nm、150~300nm、100~200nm、80~200nmが例示できる。前記小胞は、例えば、微小小胞(microvesicles)またはナノ小胞(nanovesicles)ともいう。前記複数の小胞を含む小胞画分は、粒度分布で表した場合、粒径のピークが、例えば、30~400nm、80~300nm、150~300nm、100~200nm、80~200nmである。また、前記粒度分布において、全小胞を100%とした場合、前記ピーク(例えば、200±20nm)の小胞の割合は、その下限が、例えば、30%以上、50%以上、80%以上であり、その上限が、例えば、100%、80%以下、70%以下である。前記小胞画分は、例えば、前記果実の果汁から、前記粒径および前記粒度分布となるように抽出された画分である。本発明の核酸用担体として、前記小胞画分を使用する場合、例えば、前記粒径および前記粒度分布となるような抽出方法により前記植物果実から抽出される画分を使用でき、前記果汁由来の他の成分を含んだ状態であってもよい。
小胞の粒径の測定方法は、特に制限されず、例えば、ナノ粒子トラッキング解析等の方法が採用でき、例えば、市販の装置(機器名NanoSight、qNANO)等が使用できる。前記小胞は、例えば、細胞外小胞、細胞内小胞のいずれでもよい。前記小胞は、例えば、エクソソーム様小胞(ヒト由来エクソソームと同等の大きさ)があげられる。ヒト由来エクソソームと同等の大きさの小胞とは、例えば、ヒト由来エクソソームと同様の単離方法によって得られる小胞である。
本発明の核酸用担体は、核酸と複合体を形成できる。具体的には、前記小胞は、前記核酸と複合体を形成できる。前記核酸と前記核酸用担体とが複合体を形成することによって、前記核酸のデリバリーが可能になることから、前記複合体は、以下、デリバリー型核酸試薬ともいう。前記複合体の形態は、特に制限されず、例えば、前記小胞内部に前記核酸が内包された形態でもよいし、前記小胞の外壁に前記核酸が担持された形態でもよい。前記小胞と前記核酸との複合体の形成方法は、特に制限されず、例えば、前記小胞と前記核酸とを溶媒中で共存させるだけでもよいし、細胞内に核酸を導入する一般的な手法を利用することもできる。前者の場合、例えば、溶媒中で、前記小胞と前記核酸とを共存させ、インキュベートすることによって、前記小胞と前記核酸との複合体を形成できる。インキュベートの温度は、特に制限されず、例えば、室温範囲(例えば、30±10℃)でも、それ未満の温度範囲(例えば、0℃を超え20℃未満)でもよく、好ましくは、RNaseが混在する場合に、複合体形成前の核酸の分解を防止できることから、低温範囲(例えば、4±5℃)であり、さらに好ましくは氷冷条件下(例えば、1~6℃)である。インキュベートの時間は、特に制限されず、下限は、例えば、5分以上、15分以上であり、上限は、特に制限されず、例えば、30分程度のインキュベートにより複合体形成のプラトーに達することができる。前記溶媒は、特に制限されず、例えば、水、生理食塩水、PBS等の緩衝液等の液体が使用できる。また、後者の場合、例えば、エレクトロポレーション法、リポフェクション法等が利用できる。
これまで、核酸のDDSとして、例えば、担体にエレクトロポレーション法等により核酸を導入する方法が報告されているが、再現性等の点から、有効な手段は明らかとなっていない。また、そのような理由から、例えば、動物由来エクソソームをDDSに利用する方法において、エクソソーム産生細胞自体を改変するという手法がとられている。これに対して、本発明の核酸用担体は、前記植物果実の小胞が、前述のように、例えば、前記溶媒中で前記核酸を共存させるだけでも、前記小胞と前記核酸との複合体を形成できるため、極めて簡便に、DDSの対象である核酸を前記小胞に保持させることができる。さらに、本発明の核酸用担体によれば、例えば、前記核酸と前記小胞とが複合体を形成することによって、前記小胞のエンドサイトーシスによって細胞の外から細胞内に前記核酸を導入することもできる。
前記複合体の形成は、前述のように、例えば、前記溶媒中で前記核酸と前記小胞とを共存させるのみでよく、前記小胞に前記核酸を担持させるために、従来のトランスフェクション方法等は割愛できる。前記トランスフェクション方法としては、例えば、塩化カルシウムを添加するヒートショック法等があげられる。前記ヒートショック法は、例えば、核酸を担持させる担体(例えば、細胞)と核酸との共存下、温度を変化させ、所定時間インキュベートして、元の温度に戻すことで、熱処理を施す方法である。温度の変化は、例えば、相対的に低い温度(変化前の処理温度)から相対的に高い温度(変化後の処理温度)への変化であり、相対的に高い温度でのインキュベート後、相対的に低い温度に戻すことが好ましい。温度変化の幅(変化による温度差)は、例えば、5~45℃であり、変化前の処理温度は、例えば、低温、具体的には、1~10℃であり、変化後の処理温度は、例えば、高温、具体的には40~46℃である。
また、本発明の核酸用担体は、例えば、核酸と複合体を形成することで、RNase、酸、アルカリ等による核酸の分解を防止することができる。このため、本発明の核酸用担体は、核酸の分解防止剤ともいえる。
前記核酸は、例えば、発現抑制用の核酸試薬である。前記核酸試薬の発現抑制のメカニズムは、特に制限されず、例えば、遺伝子の発現抑制でもタンパク質の発現抑制でもよく、具体的に、遺伝子からの転写の阻害、タンパク質への翻訳の阻害、転写物の分解等があげられる。前記核酸試薬の種類は、何ら制限されず、例えば、siRNA、アンチセンス、shRNA、miRNA、miRNA mimic(例えば、WO2015/099122参照)等があげられる。
前記複合体の形成において、前記核酸に対する前記小胞の添加量の割合は、特に制限されず、前記核酸1pmolに対して、例えば、小胞5×104~8×104particles、2×105~5×105particles、2×106~5×106particlesである。
本発明の核酸用担体が、前記核酸をデリバリーできる部位は、特に制限されず、例えば、肝臓、腸(直腸、腸管、胃等)、脳、脾臓等があげられる。
本発明の核酸用担体は、例えば、医薬品、診断薬および農薬、ならびに、農学、医学、生命科学等の研究ツールとして有用である。
(2)本発明のデリバリー型核酸試薬およびその製造方法
本発明のデリバリー型核酸試薬は、前述のように、前記本発明の核酸用担体と前記核酸とを含み、前記核酸用担体と前記核酸とが複合体を形成していることを特徴とする。具体的には、前記本発明の核酸用担体における前記小胞と前記核酸とが複合体を形成している。本発明のデリバリー型核酸試薬(前記複合体)は、前記(1)の記載を援用できる。
本発明のデリバリー型核酸試薬は、前述のように、前記本発明の核酸用担体と前記核酸とを含み、前記核酸用担体と前記核酸とが複合体を形成していることを特徴とする。具体的には、前記本発明の核酸用担体における前記小胞と前記核酸とが複合体を形成している。本発明のデリバリー型核酸試薬(前記複合体)は、前記(1)の記載を援用できる。
本発明のデリバリー型核酸試薬の製造方法は、前述のように、前記本発明の核酸用担体と前記核酸とを、前記溶媒中で共存させることにより、前記核酸用担体と前記核酸との複合体を形成させる工程を含む。本発明の製造方法は、前記(1)の記載を援用できる。
(3)核酸の投与方法
本発明の核酸の投与方法は、前述のように、前記本発明の核酸用担体と核酸との複合体を形成する工程と、前記複合体を投与する工程とを含むことを特徴とする。本発明は、前記本発明の核酸用担体を使用することが特徴であって、その他の工程および条件等は、何ら制限されない。
本発明の核酸の投与方法は、前述のように、前記本発明の核酸用担体と核酸との複合体を形成する工程と、前記複合体を投与する工程とを含むことを特徴とする。本発明は、前記本発明の核酸用担体を使用することが特徴であって、その他の工程および条件等は、何ら制限されない。
前記複合体の形成方法は、特に制限されず、例えば、前述のように、前記小胞と前記核酸とを共存させるのみでもよいし、エレクトロポレーション法等を用いてもよい。本発明においては、例えば、簡便に複合体を形成できることから、前者が好ましい。
前記複合体の形成工程において、前記小胞と前記核酸との割合は、特に制限されず、例えば、小胞2x108個あたり、核酸50~100pmolである。
前記投与の形態は、特に制限されず、例えば、in vivoでもよいし、in vitroでもよい。前記投与がin vitroの場合、投与対象は、例えば、細胞、組織または器官等があげられる。前記投与がin vivoの場合、その投与方法は、特に制限されず、例えば、経口投与、非経口投与があげられる。前記非経口投与は、例えば、静脈内、動脈内、筋肉内、皮下、腹腔内、局所等の投与があげられる。
前記投与対象は、例えば、ヒトまたは非ヒト動物があげられ、前記非ヒト動物は、特に制限されず、例えば、マウス、ラット、ウサギ、イヌ、ラクダ、ウシ等があげられる。
以下、実施例等により、本発明を詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(実施例1)
アセロラ由来小胞について、核酸用担体としての機能を確認した。キット、試薬および装置等は、その取扱い説明書にしたがって使用した。特に示さない限りは、以降の実施例も、各処理の条件は同様とした。
アセロラ由来小胞について、核酸用担体としての機能を確認した。キット、試薬および装置等は、その取扱い説明書にしたがって使用した。特に示さない限りは、以降の実施例も、各処理の条件は同様とした。
(1)小胞の調製
沖縄産完熟アセロラ果実の果汁8mLを、孔径0.45μmのメンブレンフィルター(商品名Durapore(商標)PVDF Membrane Filter、millipore社)を用いて、ろ過した。得られたろ液8mLを、キット(商品名exoEasy Maxi Kit、QIAGEN社)に供し、前記キットのBuffer XE 400μLを用いた溶出により小胞を分離(単離)し、前記溶出画分を超遠心分離(100,000×g、49,000rpm、70分、4℃)にかけて小胞のペレットを回収した。これを50μLのPBSに懸濁して、小胞画分とした。前記小胞画分を、ナノ粒子解析システム(商品名NanoSight、Malvern社)に供し、前記小胞画分に含まれる小胞の粒度分布を確認した。
沖縄産完熟アセロラ果実の果汁8mLを、孔径0.45μmのメンブレンフィルター(商品名Durapore(商標)PVDF Membrane Filter、millipore社)を用いて、ろ過した。得られたろ液8mLを、キット(商品名exoEasy Maxi Kit、QIAGEN社)に供し、前記キットのBuffer XE 400μLを用いた溶出により小胞を分離(単離)し、前記溶出画分を超遠心分離(100,000×g、49,000rpm、70分、4℃)にかけて小胞のペレットを回収した。これを50μLのPBSに懸濁して、小胞画分とした。前記小胞画分を、ナノ粒子解析システム(商品名NanoSight、Malvern社)に供し、前記小胞画分に含まれる小胞の粒度分布を確認した。
粒度分布の結果を、図1のグラフに示す。図1において、縦軸は、粒子濃度(particles/mL)を示し、横軸は、粒子径(nm)を示す。図1に示すように、前記小胞画分の小胞濃度は、2.2×108particles/mLであり、粒子径は、平均(Mean)208nm、Mode 155nm、SD 108nmであった。
(2)複合体の形成
核酸試薬と小胞との複合体の形成を間接的に確認した。
核酸試薬と小胞との複合体の形成を間接的に確認した。
核酸試薬は、MMP2をターゲットとするmiRNA mimic(商品名Ambion(商標)miR-340 mimic、Thermo Fisher Scientific社)を使用した。前記miR-340 mimic 200pmolと、前記小胞画分1mLとを混合し、塩化カルシウムを0.1mol/Lとなるように添加し、この混合物を、氷上で30分静置した後、42℃で1分、再度氷上で5分静置するヒートショック法を行った。その後、前記混合物を、超遠心分離して、沈殿画分を回収した。超遠心分離は、小胞は沈殿し、且つ、miRNA mimicが単独では沈殿しない条件(100,000×g、49,000rpm、70分、4℃、以下同様)とした。前記沈殿画分に対して、RNaseを5μg/mLとなるように添加した系と、未添加の系とを準備し、37℃で1時間処理した後、miRNeasy mini kit(商品名、qiagen)を用いてRNAを抽出し、qRT-PCRにより、miR-340 mimicを測定した。この系をbとする。前記qRT-PCRは、スパイクコントロールとして規定量(0.1μmol/L)となるようにスパイクmiRNA(ath-miR-159)を添加して行い、前記スパイクmiRNAも同様に測定した(以下、同様)。
前記miR-340 mimicは未添加とし、前記小胞画分1mLに塩化カルシウムを0.1mol/Lとなるように添加し、この混合物を、氷上で30分静置した後、42℃で1分、再度氷上で5分静置するヒートショック法を行った。その後、前記混合物を超遠心分離して沈殿画分を回収し、RNaseを添加した系と未添加の系とを準備し、前記系bと同様に処理して、測定を行った。この系をaとする。
前記miR-340 mimic 200pmolと前記小胞画分1mLとを混合し、氷上で30分静置した後、超遠心分離により沈殿画分を回収し、前記沈殿画分に対して、RNaseを添加した系と未添加の系とを準備し、前記系bと同様に処理して、測定を行った。この系は、塩化カルシウム未添加、ヒートショック未処理とした。この系をcとする。
前記miR-340 mimic 200pmolとPBS 1mLを混合し、氷上で30分静置した後、この混合物に対して、RNaseを添加した系と未添加の系とを準備し、前記系bと同様に処理して、測定を行った。この系は、前記小胞画分未添加、塩化カルシウム未添加、ヒートショック未処理、超遠心分離未処理とした。この系をdとする。
前記miR-340 mimic 200pmolとPBS 1mLを混合し、氷上で30分静置し、超遠心分離して液体画分を除去し、残物に対して、RNaseを添加した系と未添加の系とを準備し、前記系bと同様に処理して、測定を行った。この系は、前記小胞画分未添加、塩化カルシウム未添加、ヒートショック未処理とした。この系をeとする。
これらの結果を、図2に示す。図2は、miR-340 mimicの増幅量(検出量)を示すグラフである。Y軸は、miR-340 mimicの増幅量の相対値であり、具体的には、それぞれの系について、miR-340 mimicの増幅量を、スパイクコントロールath-miR-159の増幅量(検出量)でノーマライズし、系d(RNase未添加)のノーマライズした値を1とした時の相対値で表した。図2において、a~eは、それぞれ系a~eの結果であり、左のバーが、RNase未処理の系(RNase-)、右のバーが、RNase処理の系(RNase+)の結果である。
図2に示すように、系aは、miR-340 mimic未添加のため、RNase-およびRNase+のいずれにおいても増幅は確認されなかった。系eは、超遠心分離前の混合物に遊離のmiR-340 mimicが含まれるが、前記小胞画分未添加のため、超遠心分離後の前記残分にはmiR-340 mimicが含まれず、増幅は確認されなかった。系dは、超遠心分離を行っていないため、RNase-において、遊離のmiR-340 mimicが含まれ、増幅が確認されたが、RNase+において、RNaseによる遊離のmiR-340 mimicの分解が生じたため、増幅は確認されなかった。これに対して、系bおよび系cは、前記小胞画分の添加により前記小胞と前記miR-340 mimicとを共存させたため、RNase-およびRNase+のいずれにおいても、miR-340 mimicの増幅が確認された。つまり、前記小胞と前記miR-340 mimicとが複合体を形成したことによって、RNaseによる分解を回避できたといえる。また、系cは、系bと同様の挙動を示したことから、例えば、ヒートショック法等を用いることなく、前記小胞と前記miR-340 mimicとを共存させるだけでも、複合体を形成できることがわかった。
(3)細胞内への取り込みの確認
FITCで標識した標識miR-340 mimic 50pmolと、前記小胞画分1mLとを混合し、4℃で1時間静置した。この混合物を超遠心分離して、沈殿画分を回収し、50μLのPBS(pH7.2)で懸濁した。この懸濁液を、前記PBSでさらに1/10に希釈し、希釈液を調製した。一方、子宮頸がん由来細胞SiHaをDMEM+10%牛胎仔血清FBS培地で培養し、その培養液500μLに、前記希釈液5μLを添加して、37℃のCO2インキュベーター内で24時間インキュベートした。培養した後、前記細胞を蛍光顕微鏡で観察した。細胞核は、DAPIにより染色を行った。比較例として、前記小胞画分のみ、または、前記標識miR-340 mimicのみを用いて同様に培養を行い、観察した。これらの結果を図3に示す。
FITCで標識した標識miR-340 mimic 50pmolと、前記小胞画分1mLとを混合し、4℃で1時間静置した。この混合物を超遠心分離して、沈殿画分を回収し、50μLのPBS(pH7.2)で懸濁した。この懸濁液を、前記PBSでさらに1/10に希釈し、希釈液を調製した。一方、子宮頸がん由来細胞SiHaをDMEM+10%牛胎仔血清FBS培地で培養し、その培養液500μLに、前記希釈液5μLを添加して、37℃のCO2インキュベーター内で24時間インキュベートした。培養した後、前記細胞を蛍光顕微鏡で観察した。細胞核は、DAPIにより染色を行った。比較例として、前記小胞画分のみ、または、前記標識miR-340 mimicのみを用いて同様に培養を行い、観察した。これらの結果を図3に示す。
図3は、拡大した蛍光顕微鏡写真であり、白線は、一つの細胞の外形を示す。Aは、小胞のみの結果であり、Bは、小胞と標識miR-340 mimicとを使用した結果であり、Cは、標識miR-340 mimicのみを使用した結果である。図3において、Aは、細胞の中央に、細胞核を示すDAPIの蛍光は確認されたが、標識miR-340 mimic未添加のため、細胞内に、FITCの蛍光は確認されなかった。Cは、標識miR-340 mimic添加のため、FITCの蛍光は確認されたが、小胞による導入ではないため、その蛍光はまばらであった。これに対して、Bは、細胞内において、小胞形状のFITCの蛍光が確認された。このことから、標識miR-340 mimicが小胞と複合体を形成した状態で、細胞内に取り込まれたことがわかった。
(4)in vitroにおけるターゲットへの機能:SiHa
前記miR-340 mimic 50pmolと、前記小胞画分1mLとを混合し、4℃で1時間静置した。この混合物を超遠心分離して、沈殿画分を回収し、50μLのPBS(pH7.2)で懸濁した。この懸濁液を、前記PBSでさらに1/10に希釈し、希釈液を調製した。一方、子宮頸がん由来細胞SiHaをDMEM+10%FBS培地で培養し、その培養液500μLに、前記希釈液5μLを添加して、37℃のCO2インキュベーター内で24時間インキュベートした。培養後の前記細胞を、PBSで洗浄し、前記細胞からRNAを抽出し、qRT-PCRにより、miR-340 mimicを測定した。また、miR-340 mimicのターゲットであるMMP2のmRNAの発現についても測定した。
前記miR-340 mimic 50pmolと、前記小胞画分1mLとを混合し、4℃で1時間静置した。この混合物を超遠心分離して、沈殿画分を回収し、50μLのPBS(pH7.2)で懸濁した。この懸濁液を、前記PBSでさらに1/10に希釈し、希釈液を調製した。一方、子宮頸がん由来細胞SiHaをDMEM+10%FBS培地で培養し、その培養液500μLに、前記希釈液5μLを添加して、37℃のCO2インキュベーター内で24時間インキュベートした。培養後の前記細胞を、PBSで洗浄し、前記細胞からRNAを抽出し、qRT-PCRにより、miR-340 mimicを測定した。また、miR-340 mimicのターゲットであるMMP2のmRNAの発現についても測定した。
比較として、前記miR-340 mimicを未添加として前記小胞画分のみを使用した系、前記miR-340 mimicに代えて発現抑制能を有さない核酸(nega-miR、Thermo Fisher Scientific社)50pmolを使用した系、前記小胞画分を未添加として前記miR-340 mimicのみを使用した系についても、同様にして解析を行った。
これらの結果を図4に示す。図4は、MMP2の発現量の相対値を示すグラフであり、Y軸は、MMP2の発現量をハウスキーピング遺伝子であるベータアクチンの発現量でノーマライズした値(相対値)である。図4において、Acerola MVは、前記小胞画分を意味する(以下、他の図においても同様)。前記(3)の結果と同様に、前記小胞と前記miR-340 mimicとの複合体を使用した系についてのみ、細胞から前記miR-340 mimicが検出された(図示せず)。そして、図4に示すように、前記小胞と前記miR-340 mimicとの複合体を使用した系(Acelora MV+miR-340 mimic)についてのみ、前記miR-340 mimicのターゲットであるMMP2の発現抑制が確認された。これらの結果から、前記miR-340 mimicは前記小胞と複合体を形成することによって細胞に取り込まれ、ターゲットに対する発現抑制の機能を発揮したことがわかる。
(5)in vitroにおけるターゲットへの機能:NHDF
NF-κBを標的遺伝子とする核酸試薬miR-146a mimic(商品名Ambion(商標)miR-146a mimic、Thermo Fisher Scientific社) 50pmolと、前記小胞画分1mLとを混合し、4℃で1時間静置した。この混合物を超遠心分離して、前記miR-146a mimicと前記小胞との複合体を含む沈殿画分を回収し、50μLのPBS(pH7.2)で懸濁した。この懸濁液を、前記PBSでさらに1/10に希釈し、希釈液を調製した。一方、ヒト正常皮膚繊維芽細胞NHDFを、前記(4)と同様にDMEM+10%FBS培地で培養し、その培養液500μLに、前記希釈液5μLを添加して、37℃のCO2インキュベーター内で24時間インキュベートした。培養後の前記細胞を、PBSで洗浄し、前記細胞からRNAを抽出し、qRT-PCRにより、miR-146a mimicを測定した(ADENs+miR-146a mimic)。また、miR-340 mimicのターゲットであるNF-κBのmRNAの発現についても測定した。
NF-κBを標的遺伝子とする核酸試薬miR-146a mimic(商品名Ambion(商標)miR-146a mimic、Thermo Fisher Scientific社) 50pmolと、前記小胞画分1mLとを混合し、4℃で1時間静置した。この混合物を超遠心分離して、前記miR-146a mimicと前記小胞との複合体を含む沈殿画分を回収し、50μLのPBS(pH7.2)で懸濁した。この懸濁液を、前記PBSでさらに1/10に希釈し、希釈液を調製した。一方、ヒト正常皮膚繊維芽細胞NHDFを、前記(4)と同様にDMEM+10%FBS培地で培養し、その培養液500μLに、前記希釈液5μLを添加して、37℃のCO2インキュベーター内で24時間インキュベートした。培養後の前記細胞を、PBSで洗浄し、前記細胞からRNAを抽出し、qRT-PCRにより、miR-146a mimicを測定した(ADENs+miR-146a mimic)。また、miR-340 mimicのターゲットであるNF-κBのmRNAの発現についても測定した。
あわせて、前記miR-146a mimic未添加として前記小胞画分のみを使用した系(ADENs)、前記miR-146a mimicに代えて発現抑制能を有さない核酸(nega-miR、Thermo Fisher Scientific社)を使用した系(ADENs+nega-miR)、前記小胞画分未添加として前記miR-146a mimicの系(miR-146a mimic)についても、同様に測定した。
これらの結果を図5に示す。図5は、NF-κBの発現量の相対値を示すグラフであり、Y軸は、NF-κBの発現量をハウスキーピング遺伝子であるベータアクチンの発現量でノーマライズした値(相対値)である。前記(4)のSiHaの結果と同様に、前記小胞と前記miR-146a mimicとの複合体を使用した系についてのみ、細胞から前記miR-146a mimicが検出された(図示せず)。そして、図5に示すように、前記小胞と前記miR-146a mimicとの複合体を使用した系(ADENs+miR-146a mimic)についてのみ、前記miR-146a mimicのターゲットであるNF-κBの発現抑制が確認された。これらの結果から、前記miR-146a mimicは前記小胞と複合体を形成することによって細胞に取り込まれ、ターゲットに対する発現抑制の機能を発揮したことがわかる。また、前記(4)およびこの(5)の結果から、前記小胞によれば、核酸試薬の種類、細胞の種類に関わらず、核酸試薬との複合体を形成して、細胞内への核酸試薬の導入が可能であることが確認できた。
(実施例2)
アセロラ由来小胞として、前記実施例1の小胞画分を使用し、前記小胞について、核酸用担体としての機能を確認した。特に示さない限り、前記実施例1と同様の条件とした。
アセロラ由来小胞として、前記実施例1の小胞画分を使用し、前記小胞について、核酸用担体としての機能を確認した。特に示さない限り、前記実施例1と同様の条件とした。
(1) 前記小胞画分1mLと前記核酸試薬(miR-340 mimic)200pmolとを混合し、塩化カルシウムを添加し、この混合物を、氷上で30分静置した後、ヒートショック法を行った。その後、前記混合物を、超遠心分離(100,000×g、49,000rpm、70分、4℃)して、得られた沈殿画分からRNAを抽出し、qRT-PCRによりmiR-340 mimicを測定した。この系(塩化カルシウム(+)/氷冷(+)/ヒートショック(+))とあわせて、条件を変更した以下の系についても同様に測定を行った。
塩化カルシウム(+)/氷冷(+)/ヒートショック(+)
塩化カルシウム(-)/氷冷(+)/ヒートショック(+)
塩化カルシウム(-)/氷冷(+)/ヒートショック(-)
塩化カルシウム(+)/氷冷(+)/ヒートショック(+)
塩化カルシウム(-)/氷冷(+)/ヒートショック(+)
塩化カルシウム(-)/氷冷(+)/ヒートショック(-)
これらの結果を、図6に示す。図6は、各系におけるmiR-340 mimicの増幅量(検出量)を示すグラフである。Y軸は、miR-340 mimicの増幅量の相対値であり、具体的には、それぞれの系について、miR-340 mimicの増幅量を前記実施例1と同様にノーマライズし、塩化カルシウム(+)/氷冷(+)/ヒートショック(+)/の系のノーマライズした値を1とした時の相対値で表した。図6に示すように、塩化カルシウム未添加でヒートショック処理を行った場合でも、超遠心分離後の沈殿画分から回収したRNAについて、miR-340 mimicの増幅がみられ、さらに塩化カルシウム未添加でヒートショック処理を行わない場合、より高い相対値が得られた。このことから、miR-340 mimicと小胞との複合体の形成は、両者を共存させるのみで行えることがわかった。
(2) 前記核酸試薬miR-340 mimic 200pmolと、前記小胞画分1mLとを混合し、この混合物を、氷上で30分静置した後(氷冷)、超遠心分離(UC、100,000×g、49,000rpm、70分、4℃)して、沈殿画分を回収した。前記沈殿画分からRNAを抽出し、qRT-PCRにより、miR-340 mimicを測定した。なお、塩化カルシウム無添加、ヒートショック未処理とした。この系(小胞(+)/miRNA mimic(+)/氷冷(+)/UC(+))と合わせて、条件を変更した以下の系についても測定を行った。小胞(-)は、前記小胞画分に代えてPBS 1mLを使用し、miRNA mimic(-)は、前記miR-340 mimic未添加とし前記小胞画分のみを使用し、UC(-)は、超遠心分離を行うことなく、氷冷後にRNAを抽出した系である。
小胞(+)/miRNA mimic(+)/氷冷(+)/UC(+)
小胞(+)/miRNA mimic(+)/氷冷(+)/UC(-)
小胞(+)/miRNA mimic(-)/氷冷(+)/UC(+)
小胞(+)/miRNA mimic(-)/氷冷(+)/UC(-)
小胞(-)/miRNA mimic(+)/氷冷(+)/UC(+)
小胞(-)/miRNA mimic(+)/氷冷(+)/UC(-)
小胞(+)/miRNA mimic(+)/氷冷(+)/UC(+)
小胞(+)/miRNA mimic(+)/氷冷(+)/UC(-)
小胞(+)/miRNA mimic(-)/氷冷(+)/UC(+)
小胞(+)/miRNA mimic(-)/氷冷(+)/UC(-)
小胞(-)/miRNA mimic(+)/氷冷(+)/UC(+)
小胞(-)/miRNA mimic(+)/氷冷(+)/UC(-)
これらの結果を、図7に示す。図7は、各系におけるmiR-340 mimicの増幅量(検出量)を示すグラフである。Y軸は、miR-340 mimicの増幅量の相対値であり、具体的には、それぞれの系について、miR-340 mimicの増幅量を前記実施例1と同様にノーマライズし、小胞(-)/miRNA mimic(+)/氷冷(+)/UC(-)の系のノーマライズした値を1とした時の相対値で表した。図7において、ADENsは、前記実施例1の小胞画分、すなわちアセロラ由来エクソソーム様小胞(acerola derived exosome like nanoperticles)を意味する(以下、他の図においても同様)。図7に示すように、miRNA mimicを未添加の系(小胞(+)/miRNA mimic(-))は、超遠心分離の有無(UC(+)or(-))に関わらず、miR-340 mimicの増幅がみられなかった。小胞画分未添加の系(小胞(-)/miRNA mimic(+)は、超遠心未処理(UC(-))の場合、miR-340 mimicの増幅がみられたが、超遠心処理(UC(+))の場合、miR-340 mimicの増幅がみられなかった。一方、小胞画分とmiRNA mimicとを添加した系(小胞(+)/miRNA mimic(+))は、超遠心未処理(UC(-))と比較して、若干低下したものの、超遠心処理を行っても(UC(+))、miR-340 mimicの増幅が確認できた。前記超遠心分離の条件では、miRNA mimicは単独では沈殿できないことから、前記小胞画分との共存により、超遠心分離により得られた沈殿画分でmiRNA mimicの増幅がみられるということは、miRNA mimicが小胞と複合体を形成していることを意味する。
(3) 前記(1)の塩化カルシウム(-)/氷冷(+)/ヒートショック(-)について、氷冷での静置時間を変化させて、同様に測定を行った。また、あわせて、塩化カルシウム(-)/氷冷(-)/ヒートショック(-)/として、氷冷に代えて室温(25℃)での静置を行い、静置時間を変化させて、同様に測定を行った。
これらの結果を、図8に示す。図8は、各系におけるmiR-340 mimicの増幅量(検出量)を示すグラフである。Y軸は、miR-340 mimicの増幅量の相対値であり、具体的には、それぞれの系について、miR-340 mimicの増幅量を前記実施例1と同様にノーマライズし、氷冷(+)60分の系のノーマライズした値を1とした時の相対値で表した。図8に示すように、前記核酸試薬と前記小胞画分とは、氷上の静置でも、室温の静置でも、miR-340 mimicの増幅がみられた。氷上の静置の方が室温静置よりも若干増幅量が高いことから、例えば、氷上の静置によって、前記核酸試薬と前記小胞画分の小胞との複合体形成までの前記核酸試薬の分解がさらに保護されていると考えられる。
(4) 前記(1)の塩化カルシウム(-)/氷冷(+)/ヒートショック(-)の系について、前記(1)の前記小胞画分の添加量を相対値1として、1/2、1/10、1/50となるように添加する以外は、同様に測定を行った。
これらの結果を、図9に示す。図9は、各系におけるmiR-340 mimicの増幅量(検出量)を示すグラフである。Y軸は、miR-340 mimicの増幅量の相対値であり、具体的には、それぞれの系について、miR-340 mimicの増幅量を前記実施例1と同様にノーマライズし、前記小胞画分の添加量相対値1の系のノーマライズした値を1とした時の相対値で表した。図9に示すように、前記小胞画分の添加量について、濃度依存的に増幅量が増加した。
(5) 本実施例は、前記実施例1の小胞画分(2.2×108particles/mL)50μLに、50pmolの核酸試薬(miR-340 mimic)を混合して、混合液中のmiR-340 mimic終濃度を1pmol/μL(1μmol/L)とした。前記混合液を氷冷で30分間インキュベートし、超遠心分離(100,000×g、49,000 rpm、70分、4℃)により、前記小胞と前記miR-340 mimicとの複合体として沈殿画分を回収した。前記沈殿画分からRNAを抽出し、qRT-PCRにより前記miR-340 mimicを測定した。一方、コントロールは、超遠心分離を行わない以外は、同様にして、インキュベート後の前記混合液からRNAを抽出し、前記miR-340 mimicを測定した。そして、測定した増幅量は、前記実施例1と同様にノーマライズし、コントロールのノーマライズした値を100%として、実施例の増幅量の相対値を求めた。その結果、実施例の増幅量の相対値は、60%であった。
前記コントロールは、全miR-340 mimicを含む。一方、前記実施例は、超遠心分離によりフリーのmiR-340 mimicが除去されているため、前記複合体を形成しているmiR-340 mimicの増幅量となる。このため、本実施例の条件において、小胞1.1×107particlesにより30pmolのmiR-340 mimicを、複合体として使用できることがわかった。
(実施例3)
核酸試薬の耐性に対して、アセロラ由来小胞が与える効果を確認した。特に示さない限り、前記実施例1または実施例2と同様の条件とした。
核酸試薬の耐性に対して、アセロラ由来小胞が与える効果を確認した。特に示さない限り、前記実施例1または実施例2と同様の条件とした。
実施例3は、前記実施例2(2)と同様にして、前記核酸試薬miR-340 mimicと前記小胞画分とを混合し、氷上で30分静置した後、前記塩化カルシウム処理および前記ヒートショック処理を行うことなく、前記混合物を超遠心分離し、沈殿画分を回収した。前記沈殿画分に対して、核酸にダメージを与える各種ダメージ試薬(RNase、HCl、またはNaOH)を添加して、所定条件で処理した後、RNAを抽出し、qRT-PCRにより、miR-340 mimicを測定した。実施例のコントロールは、前記各種ダメージ試薬無添加でRNAを抽出し、同様に測定を行った。
前記試薬は、RNase、HCl、NaOHを使用した。前記RNaseは、前記沈殿画分に5μg/mLとなるように添加して、37℃で1時間処理した後、RNAを抽出した。前記HClは、前記沈殿画分に1×10-2mol/L(pH2)となるように添加して、37℃で1時間処理した後、RNAを抽出した。前記NaOHは、前記沈殿画分に1×10-2mol/L(pH10)となるように添加して、37℃で1時間処理した後、RNAを抽出した。
また、比較例は、前記核酸試薬miR-340 mimicに、前記小胞画分を添加することなく、前記各種試薬(RNase、HCl、またはNaOH)を添加して、所定条件で処理した後、RNAを抽出し、qRT-PCRにより、miR-340 mimicを測定した。前記各種試薬は、前記実施例において前記沈殿画分に添加したのと同じ量を前記核酸試薬に添加し、処理条件は同様とした。比較例のコントロールは、前記各種ダメージ試薬無添加でRNAを抽出し、同様に測定を行った。
これらの結果を、図10に示す。図10(A)は、実施例におけるmiR-340 mimicの増幅量(検出量)を示すグラフであり、図10(B)は、比較例におけるmiR-340 mimicの増幅量(検出量)を示すグラフである。それぞれのY軸は、miR-340 mimicの増幅量の相対値であり、それぞれ、miR-340 mimicの増幅量を前記実施例1と同様にノーマライズし、それぞれのコントールのノーマライズした値を1とした時の相対値で表した。図10(B)に示すように、前記miR-340 mimic単独の比較例の場合、いずれの試薬(RNase、HCl、またはNaOH)で処理した場合も、miR-340 mimicの増幅量は著しく減少した。一方、図10(A)に示すように、実施例は、前記miR-340 mimicと前記小胞画分とを共存させることによって、いずれの試薬で処理した場合も、miR-340 mimicの増幅量は、前記比較例のような著しい減少は見られず、コントロールの半分以上の増幅量を維持することができた。この結果から、前記小胞画分の添加によって、前記小胞と前記miR-340 mimicとが複合体を形成することで、各種ダメージ試薬による前記miR-340 mimicの分解を抑制できることがわかった。
(実施例4)
ルシフェラーゼ遺伝子をターゲットとするluc siRNA(商品名ジーンデザイン社、anti-luc siRNA)50pmolと、前記実施例1の小胞画分1mLとを混合し、4℃で1時間静置した。この混合物を超遠心分離して、沈殿画分を回収し、50μLのPBS(pH7.2)で懸濁した。一方、luc強制発現細胞(3LL-luc、JCRB細胞バンクより入手しluciferase遺伝子を導入)を、ウェルプレートのDMEM+10%FBS培地で培養し、その培養液500μLに、前記懸濁液5μLを添加して、37℃のCO2インキュベーター内で24時間インキュベートした。培養後の前記細胞について、ルシフェラーゼ活性を測定した。前記細胞のルシフェラーゼ活性の測定は、以下のようにして行った。100μLのBio-Glo reagent(商品名、プロメガ社)を培養後の培養液に添加し、暗所にて室温で15分静置した。その後、ルミノメーター(テカン社)を用いてルシフェラーゼ活性を測定した。あわせて、別のウェルプレートで上記と同条件で培養した細胞について、CellTiter-Glo 2.0 assay(商品名、プロメガ社)にて細胞数を測定した。また、コントロールとして、luc siRNA(-)/小胞(+)の系、luc siRNA(+)/小胞(-)の系も同様にルシフェラーゼ活性および細胞数の測定を行った。
ルシフェラーゼ遺伝子をターゲットとするluc siRNA(商品名ジーンデザイン社、anti-luc siRNA)50pmolと、前記実施例1の小胞画分1mLとを混合し、4℃で1時間静置した。この混合物を超遠心分離して、沈殿画分を回収し、50μLのPBS(pH7.2)で懸濁した。一方、luc強制発現細胞(3LL-luc、JCRB細胞バンクより入手しluciferase遺伝子を導入)を、ウェルプレートのDMEM+10%FBS培地で培養し、その培養液500μLに、前記懸濁液5μLを添加して、37℃のCO2インキュベーター内で24時間インキュベートした。培養後の前記細胞について、ルシフェラーゼ活性を測定した。前記細胞のルシフェラーゼ活性の測定は、以下のようにして行った。100μLのBio-Glo reagent(商品名、プロメガ社)を培養後の培養液に添加し、暗所にて室温で15分静置した。その後、ルミノメーター(テカン社)を用いてルシフェラーゼ活性を測定した。あわせて、別のウェルプレートで上記と同条件で培養した細胞について、CellTiter-Glo 2.0 assay(商品名、プロメガ社)にて細胞数を測定した。また、コントロールとして、luc siRNA(-)/小胞(+)の系、luc siRNA(+)/小胞(-)の系も同様にルシフェラーゼ活性および細胞数の測定を行った。
これらの結果を、図11に示す。図11は、ルシフェラーゼ活性を示すグラフであり、Y軸は、細胞数でノーマライズしたルシフェラーゼ活性を示す。図において、*は、P<0.05を示す。図11に示すように、前記小胞画分と前記siRNAとを併用した場合に、ルシフェラーゼ活性が有意に減少した。
(実施例5)
アセロラ由来の小胞のin vivoでのDDS効果を確認した。
アセロラ由来の小胞のin vivoでのDDS効果を確認した。
(1) 小胞の投与
前記実施例1の小胞画分(2.2×108particles/mL)2mLを、蛍光性細胞膜染色色素であるPKH26で処理し、前記画分に含まれる小胞を蛍光標識化した。前記PKH26で処理した小胞画分は、超遠心分離(条件100,000×g、49,000rpm、70分、4℃)に供して、前記蛍光標識化した小胞を含む沈殿画分を回収し、その全量を200μLのPBSに懸濁した。前記蛍光標識化小胞の懸濁液の全量を、胃ゾンデを用いて、複数の野生型マウス(メス、8週齢、C57/BL)に経口投与した。そして、経時的に(1時間、3時間、6時間)、in vivo蛍光の検出機器(商品名IVIS、住商ファーマインターナショナル社)で、マウス個体について、蛍光シグナルの検出を行った。
前記実施例1の小胞画分(2.2×108particles/mL)2mLを、蛍光性細胞膜染色色素であるPKH26で処理し、前記画分に含まれる小胞を蛍光標識化した。前記PKH26で処理した小胞画分は、超遠心分離(条件100,000×g、49,000rpm、70分、4℃)に供して、前記蛍光標識化した小胞を含む沈殿画分を回収し、その全量を200μLのPBSに懸濁した。前記蛍光標識化小胞の懸濁液の全量を、胃ゾンデを用いて、複数の野生型マウス(メス、8週齢、C57/BL)に経口投与した。そして、経時的に(1時間、3時間、6時間)、in vivo蛍光の検出機器(商品名IVIS、住商ファーマインターナショナル社)で、マウス個体について、蛍光シグナルの検出を行った。
図12に、マウスの各臓器における蛍光シグナルを示すイメージングの概略図を示し、図12においては、蛍光シグナルのイメージング画像において、特に顕著な蛍光シグナルを示した部位を示す。図12において、星印は蛍光シグナルが確認されたことを意味し、その大きさは蛍光シグナルの相対的な大きさを示し、その数は、各臓器における蛍光シグナルの分布の広さを示す。図12は、投与1時間後の結果であり、網掛けで示した領域が、蛍光を示した領域である。図12に示すように、各領域(脳、肝臓、胃、腸管、膀胱)で蛍光シグナルが確認され、投与から1時間以内に、前記各領域に標識化小胞がデリバリーされていることがわかった。さらに時間が経過すると、蛍光シグナルは減衰したが、投与6時間後でも、限局的に直腸で蛍光シグナルが確認できた。
(2) 小胞による核酸試薬のデリバリー
前記核酸試薬であるシロイヌナズナmiRNA(ath-miR-159) 200pmolと、前記小胞画分2mLとを混合し、この混合物を、氷上で30分静置した後(氷冷)、全量を、前記(1)と同様にマウスに経口投与した。経口投与から1時間後、マウスから各臓器を摘出し、RNAを抽出し、qRT-PCRにより、各臓器におけるath-miR-159の検出を行った。また、コントロールとして、前記ath-miR-159のみを投与したマウスについても、同様に検出を行った。
前記核酸試薬であるシロイヌナズナmiRNA(ath-miR-159) 200pmolと、前記小胞画分2mLとを混合し、この混合物を、氷上で30分静置した後(氷冷)、全量を、前記(1)と同様にマウスに経口投与した。経口投与から1時間後、マウスから各臓器を摘出し、RNAを抽出し、qRT-PCRにより、各臓器におけるath-miR-159の検出を行った。また、コントロールとして、前記ath-miR-159のみを投与したマウスについても、同様に検出を行った。
これらの結果を図13に示す。図13は、各臓器におけるath-miR-159の増幅量(検出量)の相対値を示すグラフであり、Y軸は、前記ath-miR-159の増幅量を内在性コントロールsmall RNAであるRNU6Bの増幅量(検出量)でノーマライズした値(相対値)である。図13に示すように、前記ath-miR-159のみを投与したマウスは、いずれの臓器においてもath-miR-159が検出限界以下であり、検出できなかった(undetecet, UD)。一方、前記複合体を投与したマウスは、前記(1)で蛍光シグナルが強く確認された臓器(肝臓、小腸等の腸管)において、同様に前記ath-miR159の発現が確認された。また、その他に、腎臓、および脾臓においても前記ath-miR159が確認された。
(3) デリバリーされた核酸試薬の機能の発現
前記(2)において、前記小胞が核酸試薬をin vivoでデリバリーできることが確認できたため、デリバリーされた核酸試薬が、デリバリーされた部位で機能しているか否かを確認した。
前記(2)において、前記小胞が核酸試薬をin vivoでデリバリーできることが確認できたため、デリバリーされた核酸試薬が、デリバリーされた部位で機能しているか否かを確認した。
前記核酸試薬として、前記実施例4と同じluc siRNAを使用した以外は、前記(2)と同様にして、前記核酸試薬と前記小胞画分とを混合し、30分間氷冷した後、全量をマウスに経口投与した。前記マウスは、ルシフェラーゼトランスジェニックマウス(luc-Tg/C57BL/6J、12周齢)を使用した。そして、投与から1時間後、前記(1)と同様に検出機器(商品名IVIS)で、マウス個体、解剖後の各臓器におけるルシフェラーゼ活性を測定した(ADENs+luc siRNA)。コントロールは、PBSのみを経口投与し、同様にしてルシフェラーゼ活性を測定した(Control)。
これらの結果を図14に示す。図14(A)は、解剖前のマウス個体全体の輝度(Flux)を示すグラフであり、図14(B)は、摘出した臓器(脳、肺、肝臓、腎臓、脾臓、腸、膀胱を含む卵巣領域)の輝度の合計を示すグラフである。各グラフにおいて、Y軸は、輝度(Flux、単位×108p/s)を示す。図14(A)および(B)に示すように、ルシフェラーゼ活性を示す輝度は、前記複合体を投与したマウスは、コントロールと比較して、有意に低下した。また、前記(B)は、前記(2)で核酸試薬のデリバリーが確認された臓器における輝度の合計である。このため、複合体を投与した結果(ADENs+luc siRNA)について、前記(A)のマウス個体の輝度と前記(B)の臓器の合計輝度とを比較した結果、それぞれのコントロールに対する輝度は、前記(B)において著しい減少が確認された。この結果から、前記複合体を形成することによって、前記核酸が各臓器にデリバリーされ、ルシフェラーゼの発現を抑制したことがわかった。
(実施例6)
レモン果実およびグレーフルーツ果実由来の小胞を単離した。
レモン果実およびグレーフルーツ果実由来の小胞を単離した。
前記実施例1と同様の方法により、レモン完熟果実から搾汁した果汁およびグレープフルーツ完熟果実から搾汁した果汁を用いて、それぞれの小胞画分を調製し、前記小胞画分に含まれる小胞の粒度分布を確認した。レモン由来の小胞画分の小胞濃度は、1.84×1011particles/mLであった、粒子径は、平均(Mean)113.7nm、Mode 79.1nm、SD 66.8nmであった。グレープフルーツ由来の小胞画分の小胞濃度は、7.37×1012particles/mLであり、粒子径は、平均(Mean)95.7nm、Mode 61.9nm、SD 30.5nmであった。
核酸試薬の耐性に対して、前記レモン由来小胞または前記グレープフルーツ由来小胞が与える効果を確認した。具体的には、アセロラ由来の小胞画分に代えて、前記レモン由来の小胞画分および前記グレープフルーツ由来の小胞画分を使用した以外は、前記実施例3と同様にして、前記核酸試薬miR-340 mimicの測定を行った。この実施例のコントロールは、実施例3のコントロールと同様に、前記各種ダメージ試薬無添加とした以外は、同様に測定を行った。
また、前記レモン由来小胞または前記グレープフルーツ由来小胞を用いた実施例に対する比較例は、前記実施例3に対する比較例(図10(B)参照)を使用した。
これらの結果を、図15に示す。図15(A)は、前記レモン由来の小胞画分を使用した実施例におけるmiR-340 mimicの増幅量(検出量)を示すグラフであり、図15(B)は、前記グレープフルーツ由来の小胞画分を使用した実施例におけるmiR-340 mimicの増幅量(検出量)を示すグラフである。それぞれのY軸は、miR-340 mimicの増幅量の相対値であり、それぞれ、miR-340 mimicの増幅量を前記実施例1と同様にノーマライズし、それぞれのコントールのノーマライズした値を1とした時の相対値で表した。
前述の図10(B)に示すように、前記miR-340 mimic単独の比較例の場合、いずれの試薬(RNase、HCl、またはNaOH)で処理した場合も、miR-340 mimicの増幅量は著しく減少した。一方、図15(A)に示すように、実施例は、前記miR-340 mimicと前記レモン由来の小胞画分とを共存させることによって、いずれの試薬で処理した場合も、miR-340 mimicの増幅量は、前記比較例のような著しい減少は見られず、コントロールの半分以上の増幅量を維持することができた。また、図15(B)に示すように、前記グレープフルーツ由来の小胞画分を使用した実施例も、同様であった。これらの結果から、前記小胞画分の添加によって、前記小胞と前記miR-340 mimicとが複合体を形成することで、各種ダメージ試薬による前記miR-340 mimicの分解を抑制できることがわかった。
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は、上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
この出願は、2019年7月5日に出願された日本出願特願2019-126172を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
本発明の核酸用担体によれば、例えば、容易に核酸を保持させ、さらに保持した核酸を細胞内に導入できる。このため、本発明は、例えば、遺伝子治療等の医療分野において、非常に有用といえる。
Claims (13)
- 植物果実の小胞を含むことを特徴とする核酸用担体。
- 前記植物果実が、キントラノオ科(Malpighiaceae)植物の果実である、請求項1に記載の核酸用担体。
- 前記キントラノオ科(Malpighiaceae)植物が、アセロラ種(Malpighia sp.)植物である、請求項2に記載の核酸用担体。
- 前記小胞の平均粒径が、30~400nmである、請求項1から3のいずれか一項に記載の核酸用担体。
- 前記核酸が、発現抑制用の核酸試薬である、請求項1から4のいずれか一項に記載の核酸用担体。
- さらに、前記核酸を含み、
前記核酸と前記小胞とが複合体を形成している、請求項1から5のいずれか一項に記載の核酸用担体。 - 請求項1から5のいずれか一項に記載の核酸用担体と、核酸とを含み、
前記核酸用担体と前記核酸とが複合体を形成していることを特徴とするデリバリー型核酸試薬。 - 請求項1から5のいずれか一項に記載の核酸用担体と核酸とを、溶媒中で共存させることにより、前記核酸用担体と前記核酸との複合体を形成させる工程を含むことを特徴とするデリバリー型核酸試薬の製造方法。
- 前記核酸用担体と前記核酸とを、前記溶媒中で混合し、インキュベートする工程を含む、請求項8に記載の製造方法。
- 請求項1から6のいずれか一項に記載の核酸用担体と核酸との複合体を形成する工程と、
前記複合体を投与する工程とを含むことを特徴とする核酸の投与方法。 - 前記核酸用担体と核酸とを共存させて、前記核酸用担体と前記核酸との複合体を形成する、請求項10に記載の投与方法。
- 前記投与が、in vivoまたはin vitroである、請求項10または11に記載の投与方法。
- 前記投与が、ヒトまたは非ヒト動物への投与である、請求項10から12のいずれか一項に記載の投与方法。
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