Ver 2021年9月1日

国内の核酸DDS研究✓ アカデミアのDDS技術を国内の核酸シーズとマッチングすることを目的として調査．
✓ 薬剤学会，DDS学会，核酸医薬学会等において核酸DDSに関する発表をおこなった研究室に情報提供を依頼✓ 共同研究として利用可能なDDS技術のみ収集
21研究室に情報提供を依頼 → 14研究室から24のDDS技術を集約
・ 6研究室：企業連携，特許申請などの理由により提供不可
・ 1研究室：無回答

日本薬剤学会 核酸・遺伝子医薬ＦＧ
秋田英万，浅井知浩，井上貴雄

国内の核酸DDS技術一覧（概要）スライド 開発代表者
番号

所属

DDS技術の種類

核酸モダリティー

標的遺伝子・発現遺伝子

標的組織･細胞

投与経路

1

秋田 英万

千葉大・薬/東北大・薬

pH感受性LNP

siRNA

factor VII

肝臓静脈内

2

秋田 英万

千葉大・薬/東北大・薬

pH感受性LNP

mRNA

CrisprCas9/guide RNA (TTR)

肝臓静脈内

2

秋田 英万

千葉大・薬/東北大・薬

pH感受性LNPmRNA

EPO

肝臓静脈内

3

秋田 英万

千葉大・薬/東北大・薬

pH感受性LNP

アンチセンス

ApoB/Nr3c1

肝臓静脈内

4

秋田 英万

千葉大・薬/東北大・薬

pH感受性LNP

mRNA

OVA/免疫系（ワクチン）

皮下

4

秋田 英万

千葉大・薬/東北大・薬

pH感受性LNP

プラスミドDNA/mRNA

OVA/TgPF

免疫系（ワクチン）

皮下

5

浅井 知浩

静岡県大・薬

pH感受性LNP（電荷反転型LNP）

siRNA

PLK-1，レポーター遺伝子

がん細胞

静脈内等

6

浅井 知浩

静岡県大・薬

pH感受性LNP（ペプチド脂質誘導体）

siRNA

レポーター遺伝子

がん細胞

その他

7

宮田 完二郎東大・工

温度応答性高分子材料

アンチセンスlncRNA

肺(癌なども想定）

気管内

8

宮田 完二郎東大・工疎水化カチオン性ポリアミノ酸

mRNA

ゲノム編集

脳･筋/肺など

局所/静脈内9金沢 貴憲

静岡県大・薬ブロック重合体（ミセル）siRNA

SOD1

中枢

経鼻

10

金沢 貴憲
高島 由季

静岡県大・薬東京薬大・薬ブロック重合体（ミセル）siRNA
アンチセンス

PLK-1

癌，ヒト膵癌細胞

静脈内11位髙 啓史

東医歯大・生材研

ブロック重合体（ミセル）mRNA

成長因子，栄養因子，転写因子等

再生医療など

その他

12

有馬 英俊

第一薬大・薬デンドリマー/シクロデキストリン結合体

siRNA等

PLK-1, NF-kB, TTR

がん，炎症，遺伝病

静脈内、皮下13

根岸 洋一

東京薬大・薬ナノバブル（脂質・超音波造影ガス）

アンチセンスDystrophin

骨格筋，心筋，脳など

筋肉内･静脈内13根岸 洋一

東京薬大・薬ナノバブル（脂質・超音波造影ガス）

miRNA

miR126

虚血性疾患

静脈内

14

鈴木 亮

帝京大・薬

マイクロバブル（脂質・超音波造影ガス）

アンチセンス

miR-96-5p

脳・神経細胞静脈内

15

小暮 健太朗徳島大・薬

微弱電流アンチセンスNF-kB

乾癬

皮膚表面でのイオントフォレシス

1【siRNA】

【肝臓】

【静脈内】

自己分解性リンカー

還元応答性切断ユニット（細胞質） S

NSN

オレイン酸

pH応答性帯電ユニット（エンドソーム）

肝臓特異的異的遺伝子発現遺伝子
固第７因子）（血液凝固第７因子）するsiRNAを標的とするsiRNA
肝臓特異的遺伝子血液凝固第７因子）を標的とするsiRNA・静脈内投与後においてマウスの肝臓における遺伝子ノックダウン効果 （ED50として0.0044 mg/kg）
・従来技術に比べ高い生体適合性
・日油株式会社よりMTA締結のうえ供与実績あり。また、 購入も可能
・Pharmaceutics. 13(4):544 (2021)

【mRNA】

2

【肝臓】

【静脈内】
肝臓特異的遺伝子（血液凝固第７因子）を標的とするsiRNA

自己分解性リンカー

還元応答性切断ユニット（細胞質） S

NSN

オレイン酸

pH応答性帯電ユニット（エンドソーム）
血清中の血清タンパク質濃度

トランスサイレチンsgRNAトランスサイレチンsgRNA
Cas9-mRNAを同時投与
Cas9-mRNAを同時投与
PAM
targetsgRNAEPO発現mRNAのEPOの反復投与
反復投与が可能
が可能
Week1

Week2

Week3

Week4

ELISAc)5000001000
1000

系列15moU
系列2
PsU

900
900

400000

Serum hEPO concentration (ng/mL)

Genomic DNA

PsU

5moU

i.v. Administration (5moU or PsU modified mRNA, 0.05 mg/k g)-24, 6, 24 h Blood collection

Serum TTR conc. [ng/mL]

Cas9 nuclease

600000トランスサイレチン濃度b)a)
Repeated dose (hEPO)

300000200000100000

800
800
700
700
600
600
500
500
400
400
300
300
200200100
100000NTssPalmO-Phe0Day-102
Week01467Week18613814151020

Week2

・肝臓においてmRNA-Cas9とsgRNAを投与後、血中TTR濃度が95%減少

・日油株式会社よりMTA締結のうえ供与実績あり。また、 購入も可能
・ヒトエリスロポエチンのmRNAを0.05 mg/kgで投与した場合、5-メトキシウリジン修飾体で700 ng/mL、シュードウリジン修飾体で500 ng/mL（反復投与可能）
・Adv Funct Mater 30(34): 1910575 (2020)

21
Week3

1222271428

Week429163【アンチセンス】

【肝臓】

【静脈内】
肝臓特異的遺伝子（血液凝固第７因子）を標的とするsiRNA

自己分解性リンカー

還元応答性切断ユニット（細胞質） SNSN

オレイン酸

pH応答性帯電ユニット（エンドソーム）

1.2

Formulated in LNP
IC50 = 0.0097mg/kg

150倍

0.60.41.4Naked ASO
IC50 = 3.61 mg/kg

1.2

1.00.60.40.2

0.00.0・アンチセンスオリゴの送達効率を40倍～150倍改善
・脂質自体は毒性を示さない

・日油株式会社よりMTA締結のうえ供与実績あり。また、 購入も可能

40倍

0.80.2

Dose of ASOap (mg/kg)

・Pharmaceutics. 13(4):544 (2021)

Formulated in LNP
IC50 = 0.092mg/kg

Naked ASO
IC50 = 1.41 mg/kg

1.00.8ASOgr

GR mRNA expression

ASOap

APOB mRNA expression

肝臓特異的遺伝子
肝臓特異的発現遺伝子（ApoB/Nr3c1）（ApoB/Nr3c1)を標的とするを標的とする
アンチセンス核酸
アンチセンス核酸

Dose of ASOgr (mg/kg)

4【プラスミドDNA/mRNA】

還元応答性切断ユニット（細胞質） SNSN

【免疫系；ワクチン】

【皮下】

ビタミンE
（免疫活性化ユニット）

pH応答性帯電ユニット（エンドソーム）・マウスの皮下において0.05 mgのRNAを投与することで細胞傷害性Ｔ細胞を活性化できる（モデル抗原ＯＶＡ）

生存率

細胞傷害性Ｔ細胞活性（％）

LNP・マウスの皮下において10 mgのpDNAを投与することでToxoplasma
gondiiの致死的感染を予防 （トキソプラズマ抗原）
・1 µｇのmRNAを投与することでも同様の致死的感染予防効果あり（データ非公表）
・日油株式会社よりMTA締結のうえ供与実績あり。また、 購入も可能
・Mol Pharm 17(4) 1237-147 (2020)

5【siRNA】【静脈内等】【がん細胞】

dioleoylglycerophosphate-diethylenediamine (DOP-DEDA)-based LNP
グリセロール骨格

オレイン酸

実効電荷

pH応答性基＋1 (pH 5.5)±0 (pH 7.4)DOP-DEDA LNP
左図 RT-PCR (in vitro)
下図 western blotting (in vitro)

DOP-DEDA LNPのクライオ
電子顕微鏡写真（分散性と均一性が高い）*P<0.05, **P<0.01 vs. water

LNP形成にPEG脂質は不要、低濃度のsiRNAで遺伝子サイレンシングを誘導可能・mRNAも送達可能
・日本精化株式会社よりMTA締結後に供与可能、購入可能
・WO2018/190017, Int J Pharm. 585, 119479 (2020)

6【siRNA】【がん細胞】

ペプチド脂質誘導体（SGL-0411）
炭化水素基

【その他】

SGL-0411 LNP

ペプチド
pH応答性基SGL-0411の構造は相互薬工株式会社と秘密保持契約を締結後に開示可能

PEG脂質を用いずとも分散性の高いLNPを形成する

新規ペプチド脂質誘導体を基盤としたLNPは高いsiRNA導入効率を示す

・特願2021- 66762
・SGL-0411は、MTA締結後に相互薬工株式会社より提供可能7【アンチンス】【気管内】【肺（がん）】

T > LCST核酸↓ POX↓*LCST:
下限臨界溶液温度

核酸-温度応答性高分子(POX)
コンジュゲート

核酸シェル

気管内投与
POXコア
核酸医薬単体50–800 nm
核酸搭載ナノ粒子

サイズ効果で血流への移行を抑制

速やかに血流中に移行

肺がん組織でのノックダウン効率

投与なし

アンチセンス核酸単体

ナノ粒子化核酸

TUG1 / GAPDH

気管内投与24時間後の臓器分布

1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.20.0**投与なし asTUG1 asTUG1asCont

核酸搭載ナノ粒子
・ Advanced Therapeutics 3, 1900123 (2020)、PCT/JP2020/028698

8【mRNA】【局所/静脈内】【脳・筋肉/肺など】

PEN:

HEP:
OCT:
R

NON:
DEC:

DET

CHE:
PAsp(DET/R)

PHE:

Luc-mRNA expression

1000000

培養筋芽細胞10000010000
1000
100101

疎水性/カチオン性ポリペプチドライブラリー

PEN HEP OCT NON DEC CHE PHE DET

上衣細胞
↓脳室
PAsp(DET/CHE)

Ai9マウスの脳室内へ
SpCas9-mRNAとsgRNAを同時に投与

脳室の上衣層における遺伝子編集を確認

・ ACS Central Science 5, 1866 (2019)、PCT/JP2019/037555

9【siRNA, アンチセンス】

中枢への高い核酸送達性【中枢（特に脊髄）】【経鼻投与】

筋萎縮性側索硬化症（ALS)モデルマウス
脊髄中の標的遺伝子ノックダウン

・中枢、特に脊髄への高い核酸送達効率を確認（0.3~0.4% ID/g)。
・ALSモデルマウス（G93A）への経鼻投与により、脊髄における遺伝子ノックダウン効果を確認。
・特願2019-115688, PCT/JP2020/018512, Biomaterials, 34:9220-9226 (2013).

10【siRNA , アンチセンス】【がん（膵がん）】【静脈投与】

標的：PLK-1 (Polo Like Kinase-1)
細胞分裂期に癌細胞で高レベルに発現

腫瘍体積

体重変化

・間質組織が多いヒト膵がん（BxPC3）の担癌マウスへの静脈投与によって、抗腫瘍効果を発揮した・体重減少、生化学/血液学的副作用は見られなかった・特願2017-135547, PCT/JP2018/026199

【mRNA】

11【成長因子、栄養因子、転写因子など】•mRNA内包ナノミセル

mRNA
静電相互作用による自律会合ブロック共重合体
PEG

ナノミセル型キャリア

ポリアミン• PEG外殻・mRNA/カチオン性ポリアミンからなる内核の明確な二層構造→ mRNAの安定な保持・異物認識の抑制（ステルス性）• 数10nmの均一な粒径 → 高い組織浸透性• 生体・細胞内環境応答能 → 迅速なタンパク質発現• 生分解性高分子による高い安全性 → 反復投与可能
実施例

数10nm

mRNA内包ナノミセルを関節内に投与

GFP発現(免疫染色）

骨軟骨コントロール

高い組織浸透性：軟骨細胞に広範・均一にタンパク質発現

骨J Am Chem Soc 133:15524, 2011
J Am Chem Soc 136:12396, 2014
Scientific reports, 6: 18743, 2016
Biomaterials 270: 120681, 2021 など

mRNAは種々の修飾mRNA、改変構造を含め設計可能。標的疾患・組織等は必要に応じて学
内外医学系研究室との共同研究にて対応可能。

12【低分子、タンパク質、核酸医薬、遺伝子など】【がん細胞、肝臓、抗原提示細胞、腎臓、脳など】【静脈内、皮下】

シクロデキストリン/PAMAMデンドリマー結合体 (CDE)
CDE: Cyclodextrin (CD)-appended PAMAM dendrimer conjugate
PEG-CDE: Pegylated CDE
Man-CDE: Mannosylated CDE
PEG-CDE/CD PPRX: PEG-CDE polypseudorotaxane
Gal-CDE: Galactosylated CDE
Lac-CDE: Lactosylated CDE
Fol-PC: Folate- and PEG-appended CDE
PEG-LC: PEG- and Lactose-appended CDE
Lac-PC: PEG-appended Lactosylated CDE
Fuc-S-CDE: Fucosylated S-CDE
Man-S-CDE: Mannosylated S-CDE【多機能型CDEの特徴】✔遺伝子・mRNA・核酸医薬（siRNA, miRNA, decoy DNA等）のターゲティングキャリア✔低分子薬物・タンパク質のターゲティングキャリア✔エンドソームエスケープ作用✔ゲノム編集用キャリア✔アニオン性高分子との三元複合体形成によるターゲティング効率の向上✔低細胞障害性✔高生体適合性✔アミロイド繊維形成抑制・溶解促進作用✔抗炎症作用✔超分子形成（ゲル化、徐放化など）
・H. Arima, Twenty Years of Research on Cyclodextrin Conjugates with PAMAM Dendrimers,
Pharmaceutics, 13, 697 (2021).
・シクロデキストリンの超分子特性を生かした創薬・創剤, ファインケミカル, 2019年11月号

13【アンチセンス/miRNA】【骨格筋・心筋・脳/虚血性疾患】

PMOデリバリー【筋肉内・静脈内】

Green : ジストロフィンタンパク質
Red： 筋細胞膜障害に伴う非特異的なエバンスブルーの取り込み

100

血流測定

80

miR-126

*4360

240

12000
生食

cont. miR-126 cont. miR-126
miRNA
miRNA

NBs + US

下肢超音波照射部位のmiR-126発現量（内因性コントロールで補正）

欠損ジストロフィンタンパク質の発現回復

虚血下肢血流/正常下肢血流 (%)

miRNAデリバリー

下肢虚血モデル作製後、Day10,12にmiR-126導入治療、Day19解析

搭載NBs + US

ナノバブルと超音波併用による核酸デリバリーにより有意に治療効率が上昇
・筋ジストロフィーモデルマウス（ｍｄｘ）へのモルフォリノ核酸（PMO）の筋肉内、静脈内投与後に、超音波照射を併用することでエクソンスキッピング誘導による欠損ジストロフィンタンパク質の発現回復を確認。正常マウスにおける脳内への超音波照射によりPMO送達を確認。ナノバブルと超音波併用により他の標的組織・細胞への導入も可能。
・カチオン性材料を用いたナノバブルにmiRNAなどを含むmRNA、遺伝子など搭載することが容易であり、静脈内投与後に標的部位へと超音波照射することで、導入することが可能。
・Mol Pharm 11:1053–1061 (2014) , Pharmaceutics 7:344-362 (2015), Scientific Reports 4:3883 (2014)
特許第5850519号, US09457102, 特許第6202563号

14【アンチセンス】【静脈内】【脳・神経細胞】

血流リアタイム造影剤として機能
腎臓

超音波応答性粒子（マイクロバブル）
内封ガス
外殻成分

腎臓

超音波
照射 超音波Perfluoropropane (C3F8)DSPC (Distearoyl Phosphatidylcholine)
DSPG (Distearoyl Phosphatidylglycerol)
DSPE-PEG (Distearoyl Phosphatidyl

造影投与前投与後

C3F8-ethanolamine-polyethylene glycol 2,000)

外殻成分が、マイクロバブルの安定性に大きく影響する。
これまでに、血中安定性・滞留性に優れた新たな外殻成分（組成）を有する超音波診断・治療に応用可能なマイクロバブルの開発に成功した。（特許 6804095号）

ドラッグデリバリー

血管壁のオープニングによるドラッグデリバリー

脳内毛細血管の透過性亢進効果（血液-脳関門（BBB）オープニング）
マイクロバブルと超音波の併用による脳内薬物・核酸デリバリー
マイクロバブル(MB)
超音波を+頭部右側に照射
エバンスブルー（EB)（静脈内投与）1 hr
超音波照射条件
血液還流
周波数: 3 MHz
照射強度: 0.5 W/cm2
Duty: 50%
照射時間 :3 min
繰り返し周波数（PRF） : 10 Hz
J. Control. Release 311-312, 65-73 (2019)

システイン

細胞膜EAAC1
EAAC1
システイン
輸送担体

超音波 マイクロバブル投与＋ 超音波のみ
内頸動脈内投与（核酸＋MB）

EBの脳内デリバリー

EAAC1mRNA

細胞内システイン↑
グルタチオン生合成↑（神経保護作用↑）miR-96-5p抑制
抑制解除

anti-miR-96-5p
抑制

GSH
神経細胞マーカー マーカー

脳内にデリバリー

出血なし

脳に傷害を与えず、脳内の毛細血管の透過性を亢進す 神経保護作用を誘導できる核酸の脳内デリバリーに成功る方法として利用可能（神経細胞内の GSH 量増加）

Commun. Biol. 4:182 (2021)

15

【乾癬】

【アンチセンス】【皮膚表面でのイオントフォレシス】+ 乾癬病態皮膚

正常な皮膚肥厚化
表皮
Iontophoresis (IP)(0.34 mA/cm2 for 1 h)+

AT1002ペプチドとIPにより肥厚化乾癬皮膚に送達AT1002(+)

AT1002
analog (-)

100 µm+

開裂皮膚中へのIPによる
NF-κBデコイオリゴ
DNA(ODN)の皮内送達

IPとタイトジャンクション開裂
ペプチドAT1002（RRRGGLGCRFI）の組合せでタイトジャンクションを開裂

ODN単独では浸透せず+

ODNのAT1002/IP
投与皮膚

**
**
表皮の厚さ(µm)+正常皮膚 乾癬皮膚ODNのIP投与

・タイトジャンクション開裂ペプチドAT1002とイオントフォレシスを組み合わせることで、乾癬病態の肥厚化した皮膚内にNF-kBデコイオリゴDNAを浸透させ、乾癬病態の治療に成功した。
現在、ヒアルロン酸（MW1,600k）等巨大分子の皮内および体内臓器送達に挑戦中。
・International Journal of Pharmaceutics 602(2021)120601

ODNのAT1002/IP投与

コンタクト情報 一覧
スライド番号

開発代表者

所属

メールアドレス

1, 2, 3, 4

秋田 英万

千葉大・薬/東北大・薬akitahide@chiba-u.jp
hidetaka.akita.a4@tohoku.ac.jp

5, 6

浅井 知浩

静岡県大・薬asai@u-shizuoka-ken.ac.jp

7, 8

宮田 完二郎東大・工miyata@bmw.t.u-tokyo.ac.jp

9, 10

金沢 貴憲

静岡県大・薬t.kanazawa@u-shizuoka-ken.ac.jp

11

位髙 啓史

東医歯大・生材研

itaka.bif@tmd.ac.jp

12

有馬 英俊

第一薬大・薬h-arima@daiichi-cps.ac.jp

13

根岸 洋一

東京薬大・薬negishi@toyaku.ac.jp

14

鈴木 亮

帝京大・薬

r-suzuki@pharm.teikyo-u.ac.jp

15

小暮 健太朗徳島大・薬kogure@tokushima-u.ac.jp