| Project Area | Development of next-generation pharmaceuticals through evolutionary engineering of precision polymers |
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| Project/Area Number |
22H05051
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (II)
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| Research Institution | University of Shizuoka |
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Principal Investigator |
小出 裕之 静岡県立大学, 薬学部, 准教授 (60729177)
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| Project Period (FY) |
2022-05-20 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥26,520,000 (Direct Cost: ¥20,400,000、Indirect Cost: ¥6,120,000)
Fiscal Year 2024: ¥11,960,000 (Direct Cost: ¥9,200,000、Indirect Cost: ¥2,760,000)
Fiscal Year 2023: ¥11,960,000 (Direct Cost: ¥9,200,000、Indirect Cost: ¥2,760,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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| Keywords | オリゴマー / 抗体 / がん / 敗血症 / 精密高分子 / リポソーム / 高分子 / 解毒 / ナノ粒子 / 均一オリゴマー / プラスチック抗体 / 精密高分子医薬 |
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| Outline of Research at the Start |
体内で標的分子に強く結合しその機能を中和する合成高分子は次世代の医薬品として期待されている。申請者らは、複数の機能性モノマーを組み合わせラジカル重合することで、生体内で標的分子を中和する合成高分子ナノ粒子「プラスチック抗体」を合成してきた。しかし、モノマー配列や鎖長が不均一という課題がある。本研究では精密高分子合成技術および高分子進化技術により配列と鎖長が最適化された精密高分子を薬剤として動物実験モデルでの疾患治療を実証する。さらに、精密高分子結合性のペプチド配列情報とゲノム情報より疾患治療の為の新たな標的タンパク質を探索し、精密高分子医薬の治療対象を拡張する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
精密高分子、均一オリゴマー（Homo-Oligo）を薬物送達キャリアであるリポソーム（Lip）に搭載することで（Homo-Oligo-Lip）、高い標的認識能と安全性を有する標的分子吸着剤の開発を試みた。本研究では、敗血症の原因タンパク質の一つであるヒストンを標的モデルタンパク質とし2)、血液中でヒストンを中和するHomo-Oligo-Lipを開発することで、敗血症治療への応用を試みることとした。ヒストンは、正電荷領域と負電荷領域からなる塩基性タンパク質であるため、Homo-Oligoは負電荷モノマーであるAcryl acid（A）と疎水性モノマーであるN-tert-Butylacrylamide（T）を用いて合成し、リポソームに修飾した。Quartz crystal microbalance（QCM）を用いてHomo-Oligo-Lipのヒストンに対する結合について検討したところ、修飾するHomo-Oligoの配列と鎖長によりヒストンへの結合量は変化し、特にA2T1、A2T4、A3T0、A4T0を修飾したHomo-Oligo-Lipはヒストンにより多く結合した。次に、in vitroにおいてHomo-Oligo-Lipによるヒストン依存的な毒性中和効果を評価した。QCMの結果とは異なり、A2T3を修飾したHomo-Oligo-Lipが最も高い毒性中和能を示した。最後に、Homo-Oligo-Lipと血清タンパク質であるアルブミン、IgG、フィブリノーゲン、ApoA-1との相互作用を解析したところ、Homo-Oligo-Lipはこれら血清タンパク質を固定化した基盤とはほとんど結合しなかったことから、Homo-Oligoをリポソームに搭載することで、ヒストンに対する特異性が向上したことが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究では、鎖長と配列が完全に規定されたオリゴマーを用いることで、生体内で標的であるヒストンの吸着と中和に成功したことから、概ね順調に進んでいると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、標的タンパク質として血管内皮細胞増殖因子（VEGF）を用い、VEGFに結合する均一オリゴマーの組成と鎖長を最適化する。VEGFに結合するオリゴマーは、VEGFのヘパリン結合ドメインに結合するように、ヘパリンに構造が類似した硫酸化糖モノマーを用いて合成する。さらに、VEGFの受容体との結合ドメインに結合するオリゴマーは、疎水性のモノマーを用いて合成する。二種類のオリゴマーを1つの粒子に修飾することで、標的と高い親和性を有する材料を開発していく。オリゴマーの配列と組成を最適化したのち、細胞に添加して、VEGF依存的な細胞の増殖、受容体のリン酸化阻害に関する検討を行なっていく。さらに、担がんマウスにオリゴマー修飾リポソームを投与することで、がんの増殖を阻害できるかどうかを検討していく。
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