Elucidation of origin of weak interactions of synthetic polymers with its specific proteins

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Biophysical Chemistry for Material Symbiosis
• Project/Area Number: 20H05875
• Research Institution: Jikei University School of Medicine
• Principal Investigator: 白石 貢一 東京慈恵会医科大学, 医学部, 准教授 (40426284)
• Project Period (FY): 2020-11-19 – 2025-03-31
• Keywords: ポリエチレングリコール / 抗PEG抗体 / 相互作用解析

Outline of Annual Research Achievements

ポリエチレングリコール（PEG)は生体親和性の高い高分子として知られている。一方、PEGに対する抗PEG抗体が知られるようになった。この抗PEG抗体はPEG特異的であるが、PEG鎖自身に強く結合するわけではないことが分かっている。この両者の特異的関係は弱い相互作用、即ち、物理化学的な相互作用に基づいている。本研究は、生体親和性が示す弱い相互作用を物理化学的なパラメーターとして示し、いかに、生体分子が両者に示される弱い相互作用を利用しているかを明らかにすることである。第一に、PEGに対するモノクローナルIgM抗体（抗PEG IgM抗体）を用いて、各種PEG鎖に対する結合性を確認した。一般に、生体親和性の高い性質はPEGの水溶性が高いことに起因する。これは、用いるPEG鎖の分子量範囲において、高い水溶性が担保されているためである。一方、古くから、PEG鎖の水溶性は温度、及び分子量に依存することが知られており、分子量が高くなるほど、PEG鎖の水溶性は落ちる。そこで、分子量12k~1,000kのPEG鎖を用いて、上述した抗PEG IgM抗体を用いて評価することで、抗PEG IgM抗体とPEG鎖との関係を評価した。予想されたように、PEG鎖の水溶性が低くなる高分子量PEGにおいて、抗PEG IgM抗体との相互作用が強くなる結果が得られている。この両者の関係は、抗PEG IgM抗体とPEG鎖だけでなく、溶質の水和によっても異なり、高い水和を要する溶質の高濃度溶液は、PEG鎖の水和と競合し、より抗PEG IgM抗体との相互作用を高めることを明らかにした。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

測定機器、及び試薬の導入の遅れにより、実験が遅れている。ただし、他に進めるべき点は進めており、別途、本年度納入の機器と共に、測定を開始し、得られたデータの解析を進める。

Strategy for Future Research Activity

第一に、高分子鎖としてPEG鎖と抗PEG抗体との作用を明確にする。具体的には、抗PEG抗体とPEG鎖間に起こっている相互作用を分光学的手法に基づいて解析する。第二に、PEG鎖と抗PEG抗体との相互作用を増強する、即ち、PEG鎖の疎水化を進める等の合成的手法を用いて、相互作用解析を進める。上述した抗PEG抗体とPEG鎖間に起こる相互作用との違いを評価する。