脂質ナノ粒子による筋形成型オリゴ DNA の細胞内送達効率の向上

仲こゆき¹, 高谷智英^1,2.

信州大学大学農学部.
信州大学大学院総合理工学研究科.

日本農芸化学会2026年度大会 (東京), 2026/03/10 (口演).

Abstract

乳酸菌ゲノムに由来する筋形成型オリゴ DNA (iSN04) は、細胞核内のヌクレオリンを標的とするアプタマー (核酸抗体) として働く。iSN04 は、BMP シグナルを阻害することで骨分化を抑制して筋分化を促進し、また、TLR 依存的な NF-κB の核内移行を阻害して炎症反応を抑制することから、核酸医薬品への応用が期待される。本研究では、iSN04 の細胞内送達効率の向上と有効濃度の低減を目的に、ドラッグデリバリーシステム (DDS) としての脂質ナノ粒子の有用性を検証した。

まず、Lipofectamine 3000 と混合した蛍光標識 iSN04 (Lipo-iSN04) を、筋芽細胞にリポフェクションした。Lipo-iSN04 は、ネイキッドな iSN04 と同様に 30分以内に筋芽細胞内へ取り込まれ、強い蛍光を呈したことから、iSN04 の DDS としてカチオン性脂質が有効であることがわかった。

次に、コミナティ組成の脂質と iSN04 をバッチタンク内で攪拌し、脂質ナノ粒子化した iSN04 (LNP-iSN04) を作製した。骨芽細胞の BMP2 依存的な分化をアルカリフォスファターゼ (ALP) 活性で、筋芽細胞の TLR1/2 リガンド (Pam₃CSK₄) 依存的な炎症反応を NF-κB の免疫染色で検証した。その結果、500 nM の LNP-iSN04 は、10 uM のネイキッド iSN04 と同程度に、BMP 依存的な骨芽細胞の ALP 活性、および、Pam₃>CSK₄ 依存的な NF-κB の核内移行を阻害した。

以上の結果から、LNP-iSN04 は、ネイキッド iSN04 よりも低濃度で細胞分化を制御し、炎症反応を抑制可能なことがわかり、脂質ナノ粒子が iSN04 有用な DDS であることが示された。

iSN04 is a myogenetic oligodeoxynucleotide designed from the genome of lactic acid bacteria that acts as an anti-nucleolin aptamer. iSN04 inhibits the BMP signaling, which suppresses osteogenesis and promotes myogenesis. It also inhibits TLR-dependent nuclear translocation of NF-κB, thereby suppressing inflammatory responses. This study investigated the activity of iSN04 encapsulated in lipid nanoparticles (LNP-iSN04). LNP-iSN04 was prepared by stirring iSN04 with the lipids used for Comirnaty vaccine in a batch processing tank. Osteoblasts were stimulated with BMP2, and their differentiation was quantified by alkaline phosphatase (ALP) activity. Myoblasts were stimulated with the TLR1/2 ligand, Pam₃CSK₄, and their inflammation was visualized by NF-κB staining. Both 10 uM naked iSN04 and 500 nM LNP-iSN04 suppressed BMP-dependent ALP activity and Pam₃CSK₄-induced nuclear translocation of NF-κB in the same manner, demonstrating that LNP can be a useful drug delivery system for iSN04.

Keywords

aptamer, lipid nanoparticle (LNP), myogenetic oligodeoxynucleotide (myoDN)