2025/10/23 更新

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キムラ　セイゴ
木村　誠悟
KIMURA Seigo
所属
学際統合物質科学研究機構 特任助教
職名
特任助教
外部リンク

学位 3

  1. 博士（薬科学） （ 2023年3月   北海道大学 ） 

  2. 修士（薬科学） （ 2020年3月   北海道大学 ） 

  3. 学士（薬科学） （ 2018年3月   北海道大学 ） 

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研究分野 5

  1. ナノテク・材料 / ナノバイオサイエンス

  2. ライフサイエンス / 生体材料学

  3. ライフサイエンス / 薬系化学、創薬科学

  4. ライフサイエンス / 生体医工学

  5. ライフサイエンス / 医療薬学  / 薬物送達学

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論文 18

  1. <i>In vivo</i> demonstration of enhanced mRNA delivery by cyclic disulfide-containing lipid nanoparticles for facilitating endosomal escape 査読有り Open Access

    Kimura, S; Okada, K; Matsubara, N; Lyu, FJ; Tsutsumi, S; Kimura, Y; Hashiya, F; Inagaki, M; Abe, N; Abe, H

    RSC MEDICINAL CHEMISTRY   16 巻 ( 9 ) 頁： 4122 - 4137   2025年9月

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    担当区分：筆頭著者,　責任著者   記述言語：英語   出版者・発行元：Rsc Medicinal Chemistry  

    Current LNP technology faces challenges that must be addressed to enhance the functionality of mRNA therapeutics. Recent studies show disulfide-conjugated molecules improve cell membrane permeability. Here, we investigated incorporating cyclic disulfide (CDL) units into lipid components of LNPs to enhance LNP-mRNA performance. A lipid library with branched and unbranched alkyl chains (C16-C20) and tertiary amine groups modified with CDLs was designed. While cellular uptake was unchanged, some mRNA-loaded LNPs with CDLs achieved more than 2-fold higher transfection efficiency than LNPs with MC3 or SM102 alone. Intracellular analysis revealed that the addition of CDL lipids significantly promoted endosomal escape. The CDL-incorporated LNPs administered subcutaneously in mice showed significantly higher luciferase gene expression compared to LNPs without CDL. Additionally, LNPs encapsulating OVA antigen-encoding mRNA induced a potent antitumor response against the EG7-OVA lymphoma model. These results suggest CDL modifications enhance LNP-based mRNA delivery, offering potential for broader therapeutic applications and improved clinical outcomes.

    DOI： 10.1039/d5md00084j

    Open Access

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    PubMed

  2. A new strategy for the extrahepatic delivery of lipid-based nanomedicines: a protein corona-mediated selective targeting system based on an ionizable cationic lipid library 査読有り Open Access

    Younis, MA; Sato, Y; Kimura, S; Harashima, H

    RSC PHARMACEUTICS   2 巻 ( 5 ) 頁： 982 - 1002   2025年9月

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    出版者・発行元：Rsc Pharmaceutics  

    Applying lipid nanoparticle (LNP) technology to ribonucleic acid (RNA) nanomedicines was integral to the success of mRNA vaccines against COVID-19. To expand the power of LNP technology, extrahepatic delivery systems have been developed using specific ligands that target the cells in question. However, recent increases in evidence support targeting without the need to attach specific ligands to nanocarriers. In this review, we focused on protein corona-mediated extrahepatic delivery of nanoparticles as an alternative to classic ligand-mediated active targeting. First, the interaction of LNPs with biological components and the impact that the physicochemical properties of LNPs exert on their biological fate are discussed. Then, we highlight a new system that targets activated hepatic stellate cells (aHSCs) as a successful model achieved through intensive optimization of LNPs based on an ionizable cationic lipid library. We also discuss cumulative evidence that support the ligand-free extrahepatic delivery of nanoparticles to a broad diversity of tissues, such as the spleen, lungs, brain, tumors, kidneys, placenta, pancreas, and bone marrow. In conclusion, we propose protein corona-mediated extrahepatic delivery as a new strategy of active targeting for RNA nanomedicines and inspire the future directions in this area.

    DOI： 10.1039/d5pm00079c

    Open Access

    Web of Science

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  3. Internal cap-initiated translation for efficient protein production from circular mRNA (FEb, 10.1038/s41587-025-02561-8, 2025) 査読有り Open Access

    Fukuchi, K; Nakashima, Y; Abe, N; Kimura, S; Hashiya, F; Shichino, Y; Liu, YW; Ogisu, R; Sugiyama, S; Kawaguchi, D; Inagaki, M; Meng, ZY; Kajihara, S; Tada, M; Uchida, S; Li, TT; Maity, R; Kawasaki, T; Kimura, Y; Iwasaki, S; Abe, H

    NATURE BIOTECHNOLOGY     2025年7月

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    記述言語：英語   出版者・発行元：Nature Biotechnology  

    Correction to: Nature Biotechnologyhttps://doi.org/10.1038/s41587-025-02561-8, published online 19 February 2025. In the version of the article initially published, in Fig. 4b, the IVIS images for “IRES-circ” at 48 h and 72 h were duplicates of the “Cap-circ” images for the same time points due to an error in typesetting. Fig. 4b has now been corrected in the HTML and PDF versions of the article.

    DOI： 10.1038/s41587-025-02758-x

    Web of Science

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    PubMed

  4. Internal cap-initiated translation for efficient protein production from circular mRNA 査読有り

    Fukuchi, K; Nakashima, Y; Abe, N; Kimura, S; Hashiya, F; Shichino, Y; Liu, YW; Ogisu, R; Sugiyama, S; Kawaguchi, D; Inagaki, M; Meng, ZY; Kajihara, S; Tada, M; Uchida, S; Li, TT; Maity, R; Kawasaki, T; Kimura, Y; Iwasaki, S; Abe, H

    NATURE BIOTECHNOLOGY     2025年2月

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    記述言語：英語   出版者・発行元：Nature Biotechnology  

    Circular mRNA faces challenges in enhancing its translation potential as an RNA therapeutic. Here we introduce two molecular designs that bolster circular mRNA translation through an internal cap-initiated mechanism. The first consists of a circular mRNA with a covalently attached N<sup>7</sup>-methylguanosine (m<sup>7</sup>G) cap through a branching structure (cap-circ mRNA). This modification allows circular mRNA to recruit translation machinery and produce proteins more efficiently than internal ribosome entry site (IRES)-containing circular mRNAs. Combining with an N<sup>1</sup>-methylpseudouridine (m<sup>1</sup>Ψ) modification, cap-circ mRNA exhibits a lower acute immunostimulatory effect, maintaining high translation in mice. The second design features the non-covalent attachment of an m<sup>7</sup>G cap to a circular mRNA through hybridization with an m<sup>7</sup>G cap-containing oligonucleotide, enhancing translation by more than 50-fold. This setup allows circular mRNAs to synthesize reporter proteins upon hybridizing with capped mRNAs or long non-coding RNAs and to undergo rolling circle-type translation. These advancements broaden the therapeutic applications of circular mRNAs by minimizing their molecular size, elevating translation efficiency and facilitating cell-type-selective translation.

    DOI： 10.1038/s41587-025-02561-8

    Web of Science

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    PubMed

  5. Efficient nucleic acid delivery in mammalian and plant cells using precisely engineered cationic perylenes 招待有り 査読有り

    Shimizu D, Kato E, Fukatsu M, Luca H, Dominik Z, Usami A, Yamada H, Kimura S, Abe H, Sato A, Yagi N, Nakamura M, Amaike M, Itami K

    ChemRxiv     2025年

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  6. Development of hydrophobic tag purifying monophosphorylated RNA for chemical synthesis of capped mRNA and enzymatic synthesis of circular mRNA 査読有り Open Access

    Ototake, M; Inagaki, M; Kimura, S; Onda, K; Tada, M; Kawaguchi, D; Murase, H; Fukuchi, K; Gao, YN; Kokubo, K; Acharyya, S; Meng, ZY; Ishida, T; Kawasaki, T; Abe, N; Hashiya, F; Kimura, Y; Abe, H

    NUCLEIC ACIDS RESEARCH   52 巻 ( 20 ) 頁： 12141 - 12157   2024年10月

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    記述言語：英語   出版者・発行元：Nucleic Acids Research  

    We developed phosphorylation reagents with a nitrobenzyl hydrophobic tag and used them for 5′-phosphorylation of chemically or transcriptionally synthesized RNA. The capability of hydrophobic tags to synthesize 5′-monophosphorylated RNA was evaluated based on the yield of the desired oligonucleotides, stability of protecting groups during cleavage/deprotection, separation ability in reverse-phase HPLC (RP-HPLC), and deprotection efficiency after RP-HPLC purification. The results showed that a nitrobenzyl derivative with a tert-butyl group at the benzyl position was most suitable for RNA 5′-phosphorylation. Using the developed phosphorylation reagent, we chemically synthesized 5′-phosphorylated RNA and confirmed that it could be purified by RP-HPLC and the following deprotection. In addition, we demonstrated complete chemical synthesis of minimal mRNA by chemical capping of 5′-monophosphorylated RNA. Ribonucleoside 5′-monophosphates with hydrophobic protecting groups have also been developed and used as substrates to transcriptionally synthesize 5′-phosphorylated RNA with >1000 bases. From the mixture of the by-products and the desired RNA, only 5′-monophosphorylated RNA could be effectively isolated by RP-HPLC. Furthermore, monophosphorylated RNA can be converted into circular mRNA via RNA ligase-mediated cyclization. Circular mRNA expression of nanoluciferase in cultured cells and mice. These techniques are important for the production of chemically synthesized mRNA and circular mRNA.

    DOI： 10.1093/nar/gkae847

    Open Access

    Web of Science

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    PubMed

  7. Nano-Bio Interactions: Exploring the Biological Behavior and the Fate of Lipid-Based Gene Delivery Systems 査読有り

    Kimura, S; Harashima, H

    BIODRUGS   38 巻 ( 2 ) 頁： 259 - 273   2024年3月

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    担当区分：筆頭著者,　責任著者   記述言語：英語   出版者・発行元：Biodrugs  

    Gene therapy for many diseases is rapidly becoming a reality, as demonstrated by the recent approval of various nucleic acid-based therapeutics. Non-viral systems such as lipid-based carriers, lipid nanoparticles (LNPs), for delivering different payloads including small interfering RNA, plasmid DNA, and messenger RNA have been particularly extensively explored and developed for clinical uses. One of the most important issues in LNP development is delivery to extrahepatic tissues. To achieve this, various lipids and lipid-like materials are being examined and screened. Several LNP formulations that target extrahepatic tissues, such as the spleen and the lungs have been developed by adjusting the lipid compositions of LNPs. However, mechanistic details of how the characteristics of LNPs affect delivery efficiency remains unclear. The purpose of this review is to provide an overview of LNP-based nucleic acid delivery focusing on LNP components and their structures, as well as discussing biological factors, such as biomolecular corona and cellular responses related to the delivery efficiency.

    DOI： 10.1007/s40259-024-00647-4

    Web of Science

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  8. On the mechanism of tissue-selective gene delivery by lipid nanoparticles 査読有り

    Kimura S, Harashima H

    Journal of Controlled Release     2023年3月

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    担当区分：筆頭著者,　責任著者  

  9. mRNA-Loaded Lipid Nanoparticles Targeting Immune Cells in the Spleen for Use as Cancer Vaccines 査読有り

    Pharmaceuticals     2022年

  10. Non-invasive Gene Delivery across the Blood-Brain Barrier: Present and Future Perspectives 招待有り 査読有り

    Neural Regen Res     2022年

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    担当区分：筆頭著者,　責任著者  

  11. Extrahepatic targeting of lipid nanoparticles in vivo with intracellular targeting for future nanomedicines 査読有り

    Advanced Drug Delivery Reviews     2022年

  12. GALA-modified Lipid Nanoparticles for the Targeted Delivery of Plasmid DNA to the Lung Endothelium 査読有り

    Molecular Pharmaceutics     2021年

  13. Novel lipid combination for delivery of plasmid DNA to immune cells in the spleen 査読有り

    Journal of Controlled Release     2021年

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    担当区分：筆頭著者,　責任著者  

  14. Lipid Nanoparticles for Cell-Specific in Vivo Targeted Delivery of Nucleic Acids 招待有り 査読有り

    Biol Pharm Bull     2020年

  15. Current Status and Challenges associated with CNS-Targeted Gene Delivery across the BBB 招待有り 査読有り

    Pharmaceutics     2020年

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    担当区分：筆頭著者,　責任著者  

  16. Spleen selective enhancement of transfection activities of plasmid DNA driven by octaarginine and an ionizable lipid and its implications for cancer immunization 査読有り

    Journal of Controlled Release     2019年

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    担当区分：筆頭著者  

  17. Synergism between a cell penetrating peptide and a pH-sensitive cationic lipid in efficient gene delivery based on double-coated nanoparticles 査読有り

    Journal of Controlled Release     2018年

  18. 長井記念薬学研究奨励支援事業：研究活動の絶対量の確保

    木村 誠悟

    ファルマシア   59 巻 ( 10 ) 頁： 941_1 - 941_1   2023年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：公益社団法人 日本薬学会  

    何をするにも結果を残すには、それに費やす時間（量）と、やることの質が重要であるのは言うまでもない。研究、特に実験系の分野においては、当該分野の状況・先行研究を理解するための広範な文献調査とそれに基づく周到な実験デザインだけでは不十分で、実際に実験を行う時間の確保が生産性に直結する。貴事業に採択されたことで、博士課程という大事な時期の研究活動の絶対量が確保でき、研究者としてのベースが築けたと思う

    DOI： 10.14894/faruawpsj.59.10_941_1

    CiNii Research

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講演・口頭発表等 16

  1. 脂質ナノ粒子による免疫細胞への核酸分子送達および免疫療法への展開 招待有り

    木村誠悟

    第61回日本移植学会総会  2025年10月9日 

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    開催年月日： 2025年10月

    会議種別：口頭発表（招待・特別）  

  2. Design of lipid materials and compositional optimization of lipid nanoparticles for enhanced mRNA delivery 招待有り 国際会議

    Seigo Kimura

    RNA World 2025  2025年9月4日 

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    開催年月日： 2025年9月

    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（招待・特別）  

  3. コレステロールの化学構造がLNP-mRNA送達能に与える影響,

    木村誠悟

    日本核酸医薬学会第10年会若手シンポジウム  2025年7月1日 

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    開催年月日： 2025年7月

    会議種別：シンポジウム・ワークショップ パネル（指名）  

  4. 環状ジスルフィド修飾脂質ナノ粒子によるmRNAの細胞質内送達及びがんワクチンへの応用

    木村誠悟

    日本薬学会第145年会  2025年3月27日 

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    開催年月日： 2025年3月

    会議種別：口頭発表（一般）  

  5. Functional evaluation of PureCap mRNAs by using lipid-based delivery systems

    Seigo Kimura

    2024年7月16日 

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    開催年月日： 2024年7月

    会議種別：ポスター発表  

  6. Novel Ionizable Lipid Nanoparticle Formulations for Delivery of Various Nucleic Acid Molecules

    Seigo Kimura

    2024年7月9日 

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    開催年月日： 2024年7月

    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

  7. 高効率mRNA送達のための新規機能性脂質ライブラリの評価

    木村誠悟

    日本薬学会第144年会  2024年3月28日 

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    開催年月日： 2024年3月

    会議種別：口頭発表（一般）  

  8. 新規イオン化脂質を用いた高効率mRNA送達システムの開発

    木村誠悟

    第40回メディシナルケミストリーシンポジウム  2023年11月13日 

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    開催年月日： 2023年11月

    会議種別：ポスター発表  

  9. ジスルフィド含有新規脂質を用いたmRNAの細胞内送達

    木村誠悟

    「細胞を創る」研究会16.0  2023年9月25日 

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    開催年月日： 2023年9月

    会議種別：ポスター発表  

  10. Development of a novel in vivo high-throughput screening method for pDNA delivery

    Seigo Kimura

    The 8th Annual Meeting of the Nucleic Acids Therapeutics Society of Japan  2023年7月 

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    開催年月日： 2023年7月

    会議種別：ポスター発表  

  11. Different cellular responses to lipid-based carriers affect tissue/cell-selective gene delivery

    Seigo Kimura

    The 7th Annual Meeting of the Nucleic Acids Therapeutics Society of Japan  2022年8月 

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    開催年月日： 2022年8月

    会議種別：ポスター発表  

  12. On the mechanism of tissue-selective gene transfection by lipid-based carriers 国際会議

    Seigo Kimura

    Liposome Research Days 2022  2022年6月 

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    開催年月日： 2022年6月

    記述言語：英語   会議種別：ポスター発表  

  13. Spleen-selective Gene Delivery by Engineering Lipid-based Nanocarriers and its Application to Cancer Immunotherapy 招待有り 国際会議

    Seigo Kimura

    NANOMEET2021  2021年9月 

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    開催年月日： 2021年9月

    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（招待・特別）  

  14. Overview of CNS-Targeted Gene Delivery across the BBB: Non-Invasive Delivery Strategies 招待有り 国際会議

    Seigo Kimura

    Drug Delivery Webinar 2021  2021年3月 

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    開催年月日： 2021年3月

    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（招待・特別）  

  15. Development of DDS technology for nucleic acid drugs and gene therapeutics- From control of pharmacokinetics and intracellular trafficking to therapeutic application-”, Presentation title “Development of the efficient and selective delivery carrier of plasmid DNA to immune cells in the spleen and its potential applicability to DNA vaccines

    Seigo Kimura

    The 141st Annual Meeting of the Pharmaceutical Society of Japan  2021年3月 

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    開催年月日： 2021年3月

    会議種別：シンポジウム・ワークショップ パネル（公募）  

  16. Novel Spleen-Selective Lipid Nanoparticles as Plasmid DNA Cancer Vaccine

    Seigo Kimura

    Liposome Research Days 2019  2019年9月 

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    開催年月日： 2019年9月

    記述言語：英語   会議種別：ポスター発表  

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科研費 2

  1. 新規翻訳誘導技術を用いた環状RNAの分子設計と応用

    研究課題/研究課題番号：25H00427  2025年4月 - 2030年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(S)

    阿部 洋, 浜田 道昭, 木村 康明, 木村 誠悟

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    担当区分：研究分担者 

    本研究は、環状mRNAの独自分子設計を通じ、医薬用mRNAが抱える安定性、翻訳効率・持続性、免疫刺激性の各課題を解決することを目的としています。革新的なICIT機構の確立と、人工的なCap構造の導入によって高効率な翻訳システムを実現し、さらに細胞レベルで疾患や組織に応じた制御を試みます。また、内在性RNAとの相互作用を詳細に解析することで、RNA生命科学の新たな可能性を切り拓き、動物実験を通じた効果検証および創薬基盤技術の確立を目指します。

  2. 新規材料設計とDNA barcodingによる脳標的核酸送達システムの開発

    研究課題/研究課題番号：25K21572  2025年4月 - 2028年3月

    科学研究費助成事業  若手研究

    木村 誠悟

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    担当区分：研究代表者 

    配分額：4810000円 （ 直接経費：3700000円 、 間接経費：1110000円 ）

    超高齢化社会に突入した現代において、アルツハイマー病（AD）を始めとする脳疾患に対する新規治療法の創出は国益を左右する重大な問題と考えられる。特にADに代表される認知症は、その家族・介護者らへの肉体的精神的負担が大きく、医療経済的にも大きな問題とされる。核酸医薬、遺伝子治療はそれら疾患に対する根治療法として期待されるが、脳へのデリバリーがボトルネックとなっている。本研究では、①ダンベル型DNAバーコードライブラリの構築、および②新規脳標的化脂質様材料の開発を両輪とし、全身投与により脳組織へ効率的かつ安全に治療用核酸を送達可能なDDS開発を目的に研究を遂行する。

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