2022 Fiscal Year Annual Research Report

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

Planned Research

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 / 抗原性 / 免疫原性
Outline of Annual Research Achievements	合成高分子ポリエチレングリコール（PEG）誘導体により産生されるPEG特異的抗体がある。PEGと抗PEG抗体（IgM、IgG）との物理化学的な相互作用関係はvan der Waals力を基にしていると考えられており、このvan der Waals力に支えられるPEGと抗PEG抗体との関係は非常に弱い結合親和性であり、時空間的にも限られた時間と領域で接触できるのみである。即ち、PEGは高分子であるが、ハプテン様の挙動を示す。昨年度までにPEGのハプテン様性質はPEGの分子量に依存するが、PEGが結合した分子の性質によって劇的に増強されることを見出している。PEGの分子量の影響について、各分子量のPEG（2k~1,000k）と抗PEG抗体（IgG、およびIgM抗体）との相互作用によって評価した。その結果、PEG分子量増加に伴う主鎖の親水的性質の低下が、抗PEG抗体への結合親和性を向上させることが明らかとしていた。しかしながら、さらなる検討において、先に示される結合親和性向上をもっていてもPEGと抗PEG抗体の安定な免疫複合体形成は見られなかった。即ち、特異的に作用し、induced-fitモデルのように時間をかけて結合することと、速やかで安定な複合体形成は別として捉える必要があることが示唆された。昨年度得た結果を踏まえ、この安定な複合体形成は何を基に形成されるかを検討するために、新たな高分子合成を行い、その高分子の溶液物性と抗体との結合物性を評価したところ、安定な複合体形成に必要な要件を見出し、それに基づく免疫原性の向上が生まれることを見出した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason PEGと抗PEG抗体との関係は、特異的であるが、弱い相互作用であり、それを起点として起こる分子の応答を解明するためには、仮説を検証するために必要なサンプル作製と多岐に渡る手法によって明らかにする必要がある。高分子合成の評価、および抗体との結合解析法の確立、in vivo実験との相関がとれ始めており、おおむね順調に進んでいるといえる。
Strategy for Future Research Activity	2022年度に見出した評価方法により、研究の進捗が見られている。より、一般性を持たせるために、別途、異なる種の高分子を合成しつつ、その結合評価を行っているが、in vivo実験と合わせて検討する。