糖鎖改変技術を利用したセルベースデバイスの設計

• Project Area: Molecular Science for Nanomedicine
• Project/Area Number: 24107524
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kansai University
• Principal Investigator: 岩崎 泰彦 関西大学, 化学生命工学部, 教授 (90280990)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000); Fiscal Year 2013: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000); Fiscal Year 2012: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
• Keywords: 糖鎖 / 表面修飾 / シアル酸 / 刺激応答性ポリマー / クリック反応 / 細胞 / 分子認識 / PEG / 温度応答性ポリマー / 膜タンパク質

Research Abstract

細胞膜の表面にはあらゆる生体機能を司る糖鎖が存在している。糖鎖末端にはシアル酸(Neu5Ac)と呼ばれる糖残基が点在している。シアル酸の生合成は，ウリジン二リン酸(UDP)-N-アセチルグルコサミン(UDP–GlcNAc)から５段階の連続反応を経て合成される。はじめにUDP–GlcNAc がUDP-GlcNAc ２－エピメラーゼとN-アセチルマンノサミン(ManNAc)キナーゼによってManNAcを経てManNAc-6-Pに変換される。さらに，ManNAc-6-Pとピルビン酸の縮合により，Neu5Acが生成する。すなわち，Neu5AcはManNAcを前駆体として生合成される。
我々は，この糖鎖改変技術をバイオマテリアル設計に利用することにより，細胞種に基づいた極めて特殊性に富むバイオマテリアルを創出できると考え，新たなManNAc 誘導体，N-メタクリロイルマンノサミン(ManMA)を合成した。ManMAを含む培地中で３日間培養された動物細胞の表面にメタクリロイル基が誘導されることを確認した。このメタクリロイル基を化学的に修飾し，生きた細胞への非天然機能の付与と生体膜画分を担持したポリマーマテリアルの合成を試みた。細胞膜糖鎖のシアル酸残基にメタクリロイル基を誘導し，これとチオール基をもつ温度応答性ポリマーを複合化した。温度刺激による細胞凝集の制御や糖タンパク質の回収に成功した。さらに，細胞由来の糖タンパク質を組み込んだポリマーゲルの調製も行った。

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Spontaneous assembly into pseudopolyrotaxane between cyclodextrins and biodegradable polyphosphoester ionomers (2014)
  • Author(s): Atsushi Tamura, Masahiro Tokunaga, Yasuhiko Iwasaki, Nobuhiko Yui
  • Journal Title: Macromolecular Chemistry and Physics Volume: 215 Issue: 7 Pages: 648-653
  • DOI: 10.1002/macp.201300774
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 糖鎖改変技術による細胞表面の修飾と機能化 (2014)
  • Author(s): 岩﨑泰彦
  • Journal Title: バイオマテリアル Volume: 32
• [Journal Article] Surface modification of mammalian cells with stimuli-responsive polymers (2013)
  • Author(s): Iwasaki Y, Sakiyama M, Fujii S, Yusa S
  • Journal Title: Chemical Communications Volume: 49 Issue: 71 Pages: 7824-7826
  • DOI: 10.1039/c3cc44072a
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Thiolated 2-Methacryloyloxyethyl Phosphorylcholine for an Antifouling Biosensor Platform (2013)
  • Author(s): Tatsuro Goda, Miyuki Tabata, Mai Sanjoh, Mai Uchimura, Yasuhiko Iwasaki, Yuji Miyahara
  • Journal Title: Chemical Communications Volume: 49 Issue: 77 Pages: 8683-8685
  • DOI: 10.1039/c3cc44357d
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] High mineral affinity of polyphosphoester ionomer#8211;phospholipid vesicles (2013)
  • Author(s): Yasuhiko Iwasaki
  • Journal Title: Journal of Biomedical Materials Research Part A Volume: 101A Issue: 2 Pages: 318-325
  • DOI: 10.1002/jbm.a.34321
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cell membrane-inspired phospholipid polymers for developing medical devices with excellent biointerfaces. (2012)
  • Author(s): Iwasaki Y
  • Journal Title: Sci Technol Adv Mater Volume: 13 Issue: 6 Pages: 064101-064114
  • DOI: 10.1088/1468-6996/13/6/064101
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 細胞膜画分を組み込んだ生体模倣材料の創成 (2013)
  • Author(s): 藤井秀悦, 岩﨑泰彦
  • Organizer: 第62回高分子年次大会
  • Place of Presentation: 京都国際会館（京都府）
• [Presentation] 非天然糖鎖を介した温度応答性ポリマーによる細胞表面の機能化 (2013)
  • Author(s): 崎山瑞姫, 藤井秀悦, 岩﨑泰彦, 遊佐真一
  • Organizer: 第62回高分子年次大会
  • Place of Presentation: 京都国際会館（京都府）
• [Presentation] Chemical modification of mammalian cell surfaces for thermal-assisted membrane protein collection (2013)
  • Author(s): Yasuhiko Iwasaki, Mizuki Sakiyama, Shuetsu Fujii, Shin-ichi Yusa
  • Organizer: The 4th Asian Biomaterials Congress
  • Place of Presentation: The Hong Kong University of Science and Technology（香港）
• [Presentation] 細胞膜様分子認識能を付与した細胞接着性ソフトマトリックスの調製 (2013)
  • Author(s): 藤井秀悦, 岩﨑泰彦
  • Organizer: 第42回医用高分子シンポジウム
  • Place of Presentation: 産業技術総合研究所 臨海副都心センター（東京都）
• [Presentation] 重合性非天然糖鎖の誘導と細胞膜画分担持材料の創成 (2013)
  • Author(s): 藤井秀悦, 岩﨑泰彦
  • Organizer: 第62回高分子討論会
  • Place of Presentation: 金沢大学（石川県）
• [Presentation] In Situ Preparetaion of polymer membrane protein conjugates via thiol-ene click reaction (2013)
  • Author(s): Yasuhiko Iwasaki, Shuetsu Fujii
  • Organizer: 12th International Conference "Polymers for Advanced Technologies" PAT2013
  • Place of Presentation: Freie University (ドイツ）
• [Presentation] 細胞膜に分布する糖タンパク質を組み込んだポリマーマテリアルの分子認識能 (2013)
  • Author(s): 藤井秀悦, 岩﨑泰彦
  • Organizer: 第35回日本バイオマテリアル学会大会
  • Place of Presentation: タワーホール船堀（東京都）
• [Presentation] 新規薬物輸送担体開発に向けた糖鎖改変膜タンパク質の修飾 (2012)
  • Author(s): 岩崎泰彦
  • Organizer: 日本バイオマテリアル学会シンポジウム2012
  • Place of Presentation: 仙台国際センター
  • Year and Date: 2012-11-26
• [Presentation] 非天然糖鎖を介したセレクチンリガンド分子の修飾と機能 (2012)
  • Author(s): 岩崎泰彦
  • Organizer: 第61回高分子討論会
  • Place of Presentation: 名古屋工業大学
  • Year and Date: 2012-09-19
• [Presentation] Imparting mineral affinity to liposomes by ionized polyphosphoester immobilization (2012)
  • Author(s): Yasuhiko Iwasaki
  • Organizer: 9th World Biomaterials Congress
  • Place of Presentation: Chengdu
  • Year and Date: 2012-06-01
• [Presentation] 非天然糖鎖を介した膜タンパクの修飾 (2012)
  • Author(s): 岩﨑泰彦
  • Organizer: 第61回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2012-05-29
• [Presentation] メタクリロイル基を誘導した白血球糖タンパク質の修飾と機能 (2012)
  • Author(s): 岩崎泰彦
  • Organizer: 第58回高分子研究発表会(神戸)
  • Place of Presentation: 兵庫県民会館
• [Book] 先端バイオマテリアルハンドブック (2012)
  • Author(s): 岩﨑泰彦（共著）
  • Total Pages: 580
  • Publisher: NTS
• [Remarks] 関西大学 化学生命工学部 化学・物質工学科 生体材料学研究室
  • URL: http://www.chemmater.kansai-u.ac.jp/biomat/
• [Remarks] 関西大学 生体材料学研究室 ホームページ
  • URL: http://www.chemmater.kansai-u.ac.jp/biomat/
• [Patent(Industrial Property Rights)] 化合物連結糖タンパク質 (2012)
  • Inventor(s): 岩崎泰彦
  • Industrial Property Rights Holder: 関西大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2012-107821
  • Filing Date: 2012-05-09