The use of nucleic acid aptamers as a removable masking agent for the controlled polymer modification of enzymes
| Project/Area Number |
21K06522
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 47020:Pharmaceutical analytical chemistry and physicochemistry-related
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| Research Institution | Gihu University of Medical Science |
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Principal Investigator |
笹井 泰志 岐阜医療科学大学, 薬学部, 教授 (60336633)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
磯野 蒼 岐阜医療科学大学, 薬学部, 助教 (50880481)
近藤 伸一 岐阜薬科大学, 薬学部, 教授 (90240944)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | アプタマー / 酵素阻害剤 / 酵素－高分子コンジュゲート / トリプシン / 酵素ー高分子コンジュゲート / 核酸アプタマー / 酵素 / 高分子修飾酵素 |
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| Outline of Research at the Start |
様々な機能性高分子が開発され、酵素の修飾に用いられることで酵素の安定性改善や機能付与が可能になっている。一方、高分子による酵素の修飾では触媒活性の低下が回避困難な問題である。本研究では、高分子修飾の際の酵素活性部位の一時的保護剤として核酸アプタマーを利用することで、酵素や高分子の種類を問わず触媒活性を低下させることなく実施可能な新しい酵素の高分子修飾法の開発について検討を行う。また、本方法を医薬品等にも利用されている有用酵素にも適用し、その有効性を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
高分子による酵素の修飾は、酵素の安定性改善、活性のON/OFF制御および高分子の性質に由来する物性、機能性の付与に利用されている。一方、高分子修飾酵素では、活性部位の化学修飾や修飾高分子による活性部位への基質分子のアクセシビリティ低下により、一般的に酵素活性が低下する。本研究は、高分子修飾する際の酵素活性部位のマスク剤として、酵素活性部位に対するアプタマーを用いる新たな高分子修飾法の開発を目的とするものである。
令和4年度までの研究で、アプタマーを酵素活性部位のマスク剤として、ウシトリプシンの高分子修飾が可能であることを明らかにした。その知見を踏まえ、令和5年度は、高分子修飾条件を検討し、より高活性な高分子－酵素複合体の合成条件確立を目指した。修飾用高分子として、poly(N-isopropylacrylamide)、および、poly(ethyleneglycol)を用いた検討で、ともに、修飾トリプシンでは、水溶液中37℃での安定性が改善された。これは、高分子修飾によるトリプシンの自己消化が効果的に抑制できたためと考えられる。一方で、修飾トリプシンは、アプタマー非共存下で高分子修飾した系よりは改善されるが、高分子修飾により一定の酵素活性の低下が認められた。今後、アプタマー側の最適化（塩基配列の再選定や断片化）、および、酵素の高分子修飾のための反応最適化が必要と考えられる。
以上より、アプタマーを酵素活性部位のマスク剤とするトリプシンの高分子修飾法の確立は達成できたものの、その利用や応用のためには更なる検討が必要と考えている。一方、アプタマーとその相補的塩基配列を持つオリゴDNAを用いた、酵素活性のON/OFF制御については、興味深い知見が得られ、かかる機能性酵素を用いた治療やDDSへの応用も検討していきたい。
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Report
(3 results)
Research Products
(3 results)
