流体力学的送達

ハイドロダイナミックデリバリー（HD）は、げっ歯類モデルにおけるDNA挿入法です。遺伝子は注射によって動物の血流に送達され、肝臓で発現します。このプロトコルは、遺伝子機能の決定、遺伝子発現の調節、生体内での医薬品の開発に役立ちます。^[1]

方法

ハイドロダイナミックデリバリーは、ウイルス感染（トランスフェクション）なしで遺伝子を挿入する方法として開発されました。この手順では、高圧針を使用してげっ歯類の静脈に大量のDNA溶液を注入する必要があります。^[2] DNAの体積は通常、動物の体重の8〜10％に相当し、5〜7秒以内に注入されます。^[3]^[4]挿入の圧力により心うっ血（心臓内の圧力の上昇）が起こり、DNA溶液が血流を通って肝臓に蓄積します。^[2]圧力により細胞膜の細孔が拡張し、DNA分子が実質、つまり臓器の機能細胞に押し込まれます。^[1]^[5]^[2]^[4]肝臓では、これらの細胞は肝細胞です。注入後2分も経たないうちに圧力は自然レベルに戻り、細孔は収縮してDNAを細胞内に閉じ込めます。注射後、遺伝子の大部分は長期間にわたって動物の肝臓で発現する。^[6]^[3]

もともとDNAを挿入するために開発されたHDですが、その後の発展によりRNA、タンパク質、短いオリゴヌクレオチドを細胞に挿入できるようになりました。^[6]

アプリケーション

ハイドロダイナミックデリバリー法の開発により、生体内実験を研究する代替手段が生まれました。この方法は、ウイルストランスフェクションの潜在的なリスクや合併症がなく、小型哺乳類に効果的であることが証明されています。^[7]これらの研究の用途には、調節要素のテスト、抗体の生成、遺伝子治療技術の分析、疾患モデルの開発などがあります。^[8]通常、遺伝子は肝臓で発現しますが、手順を変更することで、腎臓、肺、筋肉、心臓、膵臓で遺伝子を発現させることもできます。^[2]

遺伝子治療

流体力学的送達は、遺伝性疾患と闘うために遺伝子を挿入するために使用されてきました。HDは主にげっ歯類などの小型哺乳類に焦点を当てているため、人間への適用は限られています。進行中の研究により、大型哺乳類への適用と将来の臨床研究が増加しています。コンピューター支援画像誘導技術により、外科医は針またはカテーテルを正確な部位に挿入することができ、自動注入装置は最適な遺伝子伝達に必要な圧力を監視および調整します。^[9]より正確な注入により、DNA溶液の量を生物の体重の約1％に減らすことができます^[3]

カテーテルを使用して注入を行うことで、外科医は肝臓以外の臓器で遺伝子を発現させることができます。カテーテルを別の場所に配置すると、遺伝子は肝臓で発現したまま、DNA溶液が標的に到達できるようになります。^[3]

モデル生物の開発

流体力学的DNA送達は、ヒト疾患のモデルシステムを作成するための有用なツールです。この技術を使用すると、研究室では生体内で遺伝性疾患を研究できます。研究では、治療法を研究するために実験動物に癌遺伝子を挿入することができます。 ^[4]^[10]遺伝子導入に加えて、HDは腫瘍細胞にも作用することが示されています。^[3] 転移性癌細胞は、特定の癌を研究するためにモデル生物にうまく送達できます。^[3]^[4]

代替の非ウイルストランスフェクション法

ウイルスベクターを使わずに生物に遺伝子を挿入する代替方法もあります。これらは物理的手法と化学的手法に分けられます。^[2]^[7]

物理的方法:

化学的方法:

カチオン脂質
カチオンポリマー
デンドリマーベースのベクター
ポリペプチドベースのベクター
無機、ポリマー、脂質ナノ粒子
ジェミニ界面活性剤

参考文献

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