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Development of a Polymeric Inhibitor of Co-localized Enzymes for Synergistic Inhibition of Cancer Cell Metabolism

Research Project

Project/Area Number 20K22499
Research Category

Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section 0403:Biomedical engineering and related fields
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

Masahiko Nakamoto  大阪大学, 工学研究科, 助教 (30883003)

Project Period (FY) 2020-09-11 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords高分子阻害剤 / ポリ-α-グルタミン酸 / がん細胞阻害 / がん細胞認識 / 高分子 / 酵素阻害 / 酵素認識
Outline of Research at the Start

がんは治療の困難な病であり、革新的な治療法の開発が望まれている。がん細胞表面では複数種の膜タンパク質が過剰発現しおり、これらのタンパク質の協同的な働きにより、がんの異常な増殖、浸潤および転移といった特徴的なふるまいが維持されていることが分かっている。本研究では、がん細胞上に過剰発現する特徴的な二種の酵素それぞれに対して、結合および阻害能を示す化学構造を分子標的素子として高分子構造内に集積することで、タンパク質の組み合わせとしてがん細胞表面を高感度に見分け、膜タンパク質群の協同的な阻害により細胞代謝を阻害する革新的な『細胞標的高分子薬』を開発する。

Outline of Final Research Achievements

A poly-α-L-glutamate-based polymer inhibitor that simultaneously targets co-localized transmembrane enzymes under hypoxia was developed. A polymer incorporating two types of inhibitors more effectively inhibited the proliferation of human breast cancer cells. Synergistic inhibition of cancer cells occurred owing to the hetero-multivalent interactions of the polymer with proximate enzymes on cancer cell membrane.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

がん治療において、がん細胞上の過剰発現タンパク質を選択的に阻害する分子標的薬が比較的副作用の少ない療法として利用されている。しかしながら、これら薬剤は正常細胞に発現した標的タンパク質の阻害も引き起こしてしまう。そのため、薬効の向上および副作用の低減の両立は依然として創薬における大きな課題である。本研究では、がん細胞膜に近接して共局在する複数種の酵素群を標的とすることでがん細胞の機能(生存、増殖、遊走)を相乗的に阻害する細胞標的高分子を作製した。

Report

(3 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2022 2021 2020

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Fabrication of highly stretchable hydrogel based on crosslinking between alendronates functionalized poly-γ-glutamate and calcium cations2022

    • Author(s)
      Masahiko Nakamoto, Moe Noguchi, Akihiro Nishiguchi, Joao F. Mano, Michiya Matsusaki, Mitsuru Akashi
    • Journal Title

      Materials Today Bio

      Volume: 14 Pages: 10225-10225

    • DOI

      10.1016/j.mtbio.2022.100225

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Biomacromolecule-fueled Transient Volume Phase Transition of a Hydrogel2022

    • Author(s)
      Masahiko Nakamoto, Shiro Kitano, Michiya Matsusaki
    • Journal Title

      Angewandte Chemie International Edition

      Volume: - Issue: 33

    • DOI

      10.1002/anie.202205125

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Biomimetic of Endogenous Tissue Inhibitors of Metalloproteinases: Inhibition Mechanism and Contribution of Composition, Polymer Size, and Shape to the Inhibitory Effect2021

    • Author(s)
      Masahiko Nakamoto, Teresa Escalante, Jose M Gutierrez, Kenneth J. Shea
    • Journal Title

      Nano Letters

      Volume: 21 Issue: 13 Pages: 5663-5670

    • DOI

      10.1021/acs.nanolett.1c01357

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 標的ポリペプチドに応答して動的な体積変化を生じるハイドロゲル-酵素複合材料の開発2022

    • Author(s)
      仲本 正彦、松崎典弥
    • Organizer
      日本化学会第102春季年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] がん細胞上の膜型酵素クラスターを相乗的に阻害するポリグルタミン酸誘導体の創製2022

    • Author(s)
      木場勇希、仲本 正彦、松崎典弥
    • Organizer
      日本化学会第102春季年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of Bio-inspired Polymers for the Control of the Biological Process2022

    • Author(s)
      仲本正彦
    • Organizer
      2022 YONSEI-CBE International Workshop Series: Polymers
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Development of Dynamic Functions of Polymer Materials Based on Engineered Affinity for Biomacromolecules2022

    • Author(s)
      仲本正彦
    • Organizer
      2022 International Conference on Modern Challenges in Polymer Science and Technology
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 共局在した酵素クラスターの相乗的阻害により がん細胞増殖を阻害する高分子の開発2021

    • Author(s)
      仲本 正彦、木場勇希、松崎典弥
    • Organizer
      第70回高分子討論会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Engineering of the cancer cell targeted polymer drug that inhibit the enzyme cluster on the cell membrane2021

    • Author(s)
      仲本 正彦、木場勇希、松崎典弥
    • Organizer
      第70回高分子学会年次大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] がん細胞膜表面の酵素クラスターを阻害するポリグルタミン酸誘導体の創製2021

    • Author(s)
      木場勇希、仲本 正彦、松崎典弥
    • Organizer
      第67回高分子研究発表会(神戸)
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 生体の分子認識に学んだ高分子酵素阻害剤の分子設計戦略2021

    • Author(s)
      仲本正彦、木場勇希、Kenneth J Shea、冨田俊介、松﨑典弥
    • Organizer
      第67回高分子研究発表会(神戸)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] メタロプロテアーゼ阻害因子模倣高分子ナノ粒子の開発2020

    • Author(s)
      仲本正彦、Shea Kenneth J.、松崎典弥
    • Organizer
      第66回高分子研究発表会(神戸)
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] メタロプロテアーゼ阻害高分子の分子サイズが 酵素阻害能に与える影響2020

    • Author(s)
      仲本正彦、Shea Kenneth J.、松崎典弥
    • Organizer
      第66回高分子研究発表会(神戸)
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] マトリックスプロテアーゼ阻害因子を模倣した合成高分子酵素阻害剤の設計2020

    • Author(s)
      仲本正彦、松崎典弥、Shea Kenneth J.
    • Organizer
      第69回高分子討論会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] ハイドロゲルの体積を変化させる方法及びハイドロゲル2021

    • Inventor(s)
      仲本正彦、北野史郎、松崎典弥
    • Industrial Property Rights Holder
      仲本正彦、北野史郎、松崎典弥
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2021
    • Related Report
      2021 Annual Research Report

URL: 

Published: 2020-09-29   Modified: 2023-01-30  

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