肝細胞認識機能と医薬包接機能を併せ持つスーパーアシアロ糖タンパク質モデルの開発

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07558212
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 赤池 敏宏 東京工業大学, 生命理工学部, 教授 (30101207)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 後藤 光昭 (株)ネーテック技術部長, (研究職) ; 丸山 厚 東京工業大学, 生命理工学部, 助手 (40190566) ; 渡辺 恵史 東京工業大学, 生命理工学部, 助手 (40231013)
• Keywords: 肝細胞 / アシアロ糖タンパク質 / 高分子ミセル / βガラクトース

Research Abstract

アシアロ糖タンパク質のモデルとして我々が設計・開発してきたPVLAはその両親媒性の分子構造ゆえに水中にて安定な高分子ミセルを形成する。その水相へ露出した糖鎖(βガラクトース)の肝細胞認識機能を有効に発揮できれば各種遺伝子、アンチセンスDNA、リボザイム等々を肝臓、特に肝実質細胞に選択的に到達させ遺伝子治療や細胞治療を施すことが可能となるものと推測した。実際に蛍光プローブや放射性ヨウ素(1251)で標識したPVLAをラット尾静脈により注入してみると、1時間以内に肝臓組織に60〜70%もの量が到達し、しかも肝実質細胞に12倍以上の選択性(対非実質細胞)で取り込まれていくことが明らかになった。高分子ミセルの包接能力は天然には備わっていない特質であるし、大量生産性や品質管理のしやすさも新しい特徴である。
そこで、本研究では両親媒性糖質高分子設計を縦糸とし、材料としての利用状態の次元(0次元(溶液系相互作用)〜3次元(ゲル内相互作用))に注目した細胞工学的・組織工学的評価を縦糸として、医薬包摂能を有する細胞認識性糖質高分子の設計を基礎的に展開した。様々な結合様式のグルコース側鎖型スチレンポリマーを合成し、グルコーストランスポーター(I,II型など)を有する細胞との相互作用について検討した。還元性のD-グルコースを高分子化したPVGは、グルコーストランスポーターIを有する赤血球・HepG2細胞(ヒト肝ガン細胞)に対し、高い親和性を示した。抗体や種々のインヒビターを用いた証明実験を行うとともに、グルコーストランスポーターを介したドラッグデリバリーシステム用担体、新しい細胞分離用材料、診断用材料などに幅広く応用できることを示唆した。
グルコーストランスポーターIIを持つマウス膵臓β細胞由来のインスリノーマcell lineであるMIN6細胞やラット(マウス)初代肝細胞は非還元性グルコースを側鎖末端糖鎖として持つ高分子であるPVMAとの相互作用が強いことを見出した。インスリン分泌能などの細胞機能や基質と細胞との相互作用を糖鎖の種類によって制御出来ることを明らかにした。

Research Products

• [Publications] Yoshifumi.Watanabe, Itsuki.Ajioka, Toshihiro.Akaike.: "Gene transfection of multicellular spheroid of hepatocytes on an artificial substrate." Cytotechnology.(in press).
• [Publications] Kazukiyo Kobayashi, Akiko Tuchida, Taichi Usui, Toshihiro Akaike.: "A New Type of Artificial Glycoconjugate Polymers : A Convenient Synthesis and Their Interaction with Lectins." Macromolecules.30(7). 2016-2020 (1997)
• [Publications] C.S.Cho, Y.I.Jeong, T.Ishihara, R.Takei, J.U.Park, K.H.Park, A.Maruyama, T.Akaike: "Simple preparation of nanoporticles coated with carbohydrate-carrying polymers" Biomaterials.18. 323-326 (1997)
• [Publications] K.-H.Park, R.Takei, M.Goto, A.Maruyama, A.Kobayashi, K.Kobayashi, T.Akaike.: "Specific interaction between erythrocyte and glucose carrying polymer mediated by type-1 glucose transporter(GLUT-1)on cell membrane." J. Biochem.121. 997-1001 (1997)
• [Publications] Ryotaro Takei, Keun-Hong Park, Hirohiko Ise, Atsushi Maruyama,Ph.D., Yasuhito Ebara.Ph.D., Yoshio Okahata,Ph.D., and Toshihiro Akaike,Ph.D.: "Coated Antireceptor Antibody as an Extracellular Matrix for Liver Tissue Engineering." Tissue Engineering.3(3). 281-288 (1997)
• [Publications] 赤池敏宏、武居良太郎、朴根弘: "細胞工学とME-細胞認識の制御によるハイブリッド人工臓器・Cell Deliveryをめざして-" BME.11(2). 22-28 (1997)
• [Publications] 赤池敏宏、武居良太郎、朴根弘: "バイオマテリアルとは-バイオ人工臓器を目指す新しい潮流-" HEART nursing. 10(1). 71-73 (1997)
• [Publications] 丸山厚、赤池敏宏: "医用高分子材料-Biomedecal Polymers-" 有機合成化学協会誌. 55(5). 427-435 (1997)
• [Publications] 赤池敏宏、武居良太郎、伊勢裕彦: "人工臓器への応用をめざしたバイオミメティック糖質高分子の設計" 医学のあゆみ. 183. 3689-3694 (1997)
• [Publications] 赤池敏宏、丸山厚: "分子シンクロナイゼーション手法による材料システムの構築をめざして" Polyfile. 34. 14-23 (1997)