プロテオグリカン様糖鎖ディスプレイによる細胞分化誘導フィルムの創製

• Project/Area Number: 17685016
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Chemistry related to living body
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 新倉 謙一 北海道大学, 電子科学研究所, 助教授 (40360896)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥21,580,000 (Direct Cost: ¥16,600,000、Indirect Cost: ¥4,980,000); Fiscal Year 2006: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2005: ¥16,770,000 (Direct Cost: ¥12,900,000、Indirect Cost: ¥3,870,000)
• Keywords: 糖鎖補足 / 糖鎖パターニング / ATRP / 高分子合成 / 生体材料 / 糖鎖 / 生体機能利用 / 再生医学

Research Abstract

生体表層に近い形で糖鎖を提示させるために、基板表面から開始したリビングラジカル重合による糖鎖フィルムの作製を行った。細胞接着に重要なプロテオグリカン糖鎖は、タンパク質のコアから枝状に伸長しており、本手法はそれらの特徴の模倣を狙っている。オキシアミノ基を有するアクリルアミド型モノマーを化学合成し、シリコンやガラスなどの基板表面からATRPによって伸長させた。エリプソメトリー測定により膜厚約5nmの高分子が伸長していることが確認され、XPSの表面解析によって基板表層に目的のオキシアミノ基が提示されていることも分かった。次に糖鎖としてラクトースをオキシアミノ基にオキシム結合させた。糖鎖の固定は赤外分光及び、蛍光標識レクチンの結合によって確認することができた。本手法はオキシアミノ基の固定化されたガラス基板上に糖鎖溶液をのせるだけという非常に簡便な方法で糖鎖を固定化できるメリットを有している。いくつかの糖鎖(シアリルラクトース、ラクトース、マンノオリゴ糖など)を糖鎖捕捉フィルム上に固定化し、繊維芽細胞の接着及び増殖挙動を調べると、糖鎖間で有意な差があることが確認でき、糖鎖捕捉フィルムの有用性を示すことができた。さらに紫外線照射によって糖鎖のパターン化フィルムが作製可能であった。具体的には基板上でフォトマスクされた場所から選択的に高分子を伸長させ、糖鎖をマスクの形状に沿って固定化することができた。これらは蛍光標識レクチンの染色によって明確に可視化することで確認できる。本研究成果である糖鎖捕捉基板を用いて、糖鎖の種類及び固定化する形状の組み合わせによって細胞挙動を大きくコントロールすることが今後可能となるであろう。

Research Products

• [Journal Article] Accumulation of O-GIcNAc-displaying CdTe quantum dots in cells in the presence of ATP (2007)
  • Author(s): K.Niikura
  • Journal Title: ChemBioChem 8 Pages: 379-384
• [Journal Article] Patterned immobilization of unprotected carbohydrates on the aminooxy polymer-grafted solid surface (2007)
  • Author(s): R.Kamitani
  • Journal Title: Bull. Chem. Soc. Jp. (印刷中)
• [Journal Article] Specific cell behavior of human fibroblast onto carbohydrate surface detected by glycoblotting films (2006)
  • Author(s): T.Onodera
  • Journal Title: Biomacromolecules 7 Pages: 2949-2955
• [Journal Article] 超分子ナノ材料としてのウイルス微粒子 (2006)
  • Author(s): 新倉謙一
  • Journal Title: 化学 61 Pages: 70-71
• [Journal Article] Molecular Design of Glycoprotein Mimetics: Glycoblotting by Engineered Proteins Having an Oxylamino-Functionalized Amino Acid Residue (2005)
  • Author(s): N.Matsubara
  • Journal Title: Chem. Eur.J 11 Pages: 6974-6981
• [Journal Article] Versatile Glycoblotting Nanoparticles for High Throughput Protein Glycomics (2005)
  • Author(s): K.Niikura
  • Journal Title: Chem. Eur.J 11 Pages: 3825-3835
• [Journal Article] Chemical and Enzymatic Synthesis of Glycocluster Having Seven Sialyl Lewis X Arrays Using β-Cyclodextrin as a Key Scaffold Material (2005)
  • Author(s): T.Furuike
  • Journal Title: Tetrahedron 61 Pages: 1737-1742
• [Journal Article] Versatile Synthesis of Oligosaccharide-Containing Fullerenes (2005)
  • Author(s): S.Abe
  • Journal Title: Tetrahedron: Asymmetry 16 Pages: 15-19
• [Book] Preparation of library of macrocycle compounds using DNA,化学 (2005)
  • Author(s): 新倉 謙一
  • Total Pages: 2
  • Publisher: 化学同人
• [Patent(Industrial Property Rights)] 目的物質の核内送達用ベクター (2006)
  • Inventor(s): 増田智也 他6名
  • Industrial Property Rights Holder: 北海道大学
  • Industrial Property Number: 2006-061646
  • Filing Date: 2006-03-07
• [Patent(Industrial Property Rights)] Mass spectrometry using metal microparticles for analyzing sugar chain. (2005)
  • Inventor(s): N.Nagahori
  • Industrial Property Rights Holder: Shionogi Co., Ltd.
  • Filing Date: 2005-10-13
• [Patent(Industrial Property Rights)] Incorporation of nonnatural amino acids into proteins through four-base codon method for glycosylation at the sugar-binding functional group. (2005)
  • Inventor(s): S-I.Nishimura
  • Industrial Property Rights Holder: Shionogi Co., Ltd.
  • Filing Date: 2005-02-04