2023 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of origin of weak interactions of synthetic polymers with its specific proteins
| Project Area | Biophysical Chemistry for Material Symbiosis |
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| Project/Area Number |
20H05875
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| Research Institution | Jikei University School of Medicine |
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Principal Investigator |
白石 貢一 東京慈恵会医科大学, 医学部, 准教授 (40426284)
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| Project Period (FY) |
2020-11-19 – 2025-03-31
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| Keywords | ポリエチレングリコール / 特異性 / 非特異性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
合成高分子ポリエチレングリコール（PEG）誘導体はＰＥＧに対する特異的抗体産生を誘導する。一方、PEGと抗PEG抗体（IgM、IgG）との相互作用は物理化学的なvan der Waals力を基にしていると考えられており、PEGと抗PEG抗体との関係は構造的な特異性と非常に低親和性にある。昨年度までに、抗体に対して、元々非特異性である疎水部位の暴露が高い結合親和性を導くことを見出した。
高分子の溶液状態と速度論的な議論をするために、水溶液中の会合挙動濃度の異なるサンプルを用いて、固相化した抗PEG抗体との結合解析を行った。各種異なる分子量のPEGは抗PEG抗体に対しする結合親和性が低く、高濃度、分子量依存的に総じて速い結合と解離を示した。一方、この相互作用は非PEG特異的IgM抗体においても同様であったことから、PEGのIgM抗体に対する非特異的な作用であることが示唆された。一方、PEG特異的IgG抗体は、非PEG特異的IgG抗体に対してわずかに親和性が高いことが示された。この結果はELISAにおける競合阻害実験の結果と一致した。一方、疎水性部位を有するPEG誘導体は臨界ミセル濃度(cmc)前後において、抗PEG抗体への結合挙動に変化を示した。すなわち、cmc以下の濃度において結合速度は濃度依存的、かつ非常に遅い解離が起こることに対し、cmc以上の濃度において、結合速度は濃度依存的であったが、結合量の低下とともに、速い解離を示した。特に、このcmc以上の高濃度における速い解離は、PEG鎖長に対する疎水性に強く依存し、疎水性が弱いほど解離が起こりやすいことが分かった。これらの事実は、昨年に見出した、非特異性の暴露における結合に関連することを示唆している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
現象の証明における進捗は概ね順調といえるが、一方、予定装置の導入がメーカーの問題で不可となり、測定が滞っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
PEGと抗PEG抗体を用いて、免疫学における抗原-抗体の関係に新しい考え方を導入するための証明を進めている。この関係は、バイオマテリアル研究とも強く結びついており、タンパく質と材料との関係に一致する。溶液中における相互作用、溶液-固相における相互作用の観点から、溶液-細胞上における相互作用の概念へと展開させたいと考えている。最終年となっているため、他分子へと概念の展開を行っており、共同研究先とともに明らかにしていく。
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