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2015 Fiscal Year Annual Research Report

Development of chemically reactive molecular switch through hybrid of artificial molecule and biomolecule

Research Project

Project/Area Number 15H03836
Research InstitutionGifu University

Principal Investigator

池田 将  岐阜大学, 工学部, 准教授 (20432867)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywordsナノバイオ / ナノ材料 / 超分子化学
Outline of Annual Research Achievements

水中かつ常温常圧の生体に適用可能な限られた条件下において、分子の機能を意のままに操る化学の創出は、困難で価値のある挑戦である。そのような生体適合性分子化学の成熟は、医薬分子の副作用の低減、新規作用機序の開発、薬物送達の実限など、分子の医療応用において産業的にも学術的にも大きなインパクトを与えると期待される。本研究では、生体適合条件下で利用できる化学反応を開拓し、機能をOFF-ON制御可能な分子スイッチの開発を目指す。具体的には、生体内の特定環境で進行する化学反応によって解除される部位を、生体分子(ペプチドおよび核酸)にハイブリッドすることで、生体関連機能をOFF-ON制御可能な分子スイッチの具現化に挑戦する。
本研究と類似の技術として、光によって分子の機能をOFF-ON制御する優れた技術であるPhoto Cagingも国内外で盛んに研究されている。しかし、治療を主眼とした医療応用においては、分子に自ら考える能力を与えることが重要であり、外部からの入力を必要とするPhoto Cagingに比較して、その場の環境に自律的に応答する本研究の目指す分子スイッチがより合目的である。本研究によって創製されるハイブリッド型分子スイッチは、化学反応性部位を生体分子に導入する申請者のこれまでの研究成果から派生した独創的なものである。近年、生体分子の実用化(特に抗体)が進んでおり、その生体関連機能にOFF-ONスイッチング機構を導入できれば、医薬品の副作用の低減、新規作用機序の開発、薬物送達の実限を可能にすると期待され、特に医療分野において産業的にも学術的にも大きなインパクトを与えると予想される。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

平成27年度は、固相合成法などにより化学合成でき、精密な分子ハイブリッド化が可能な長さのペプチドおよび核酸に対する研究を優先的に行った。特に核酸に関して検討が進み、還元環境(低酸素環境)下で化学反応により脱離する置換基を導入したグアニンの開発に成功した。汎用性の高い分子ルールとしての応用が期待できる。実際に、抗凝血機能を有する核酸アプタマーに導入できることを明らかにし、還元環境下で折りたたみ構造が明確に遷移することを明らかにした。

Strategy for Future Research Activity

開発した還元環境応答性の核酸アプタマーに関して、折りたたみ構造の変化を機能の変化に発展させる検討を行う。また、本手法の有用性の提示と実用化を目指し、他の機能性核酸オリゴマーに関して環境応答性核酸塩基を導入する検討を行う。また、ペプチドに関しては、アミノ酸の側鎖に化学反応性の感覚部位を導入する手法の開発に成功しており、今後機能性分子の開発につなげることを計画している。

  • Research Products

    (8 results)

All 2016 2015

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (5 results) (of which Invited: 1 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Pro-apoptotic Peptide Amphiphile Self-Assembled with the Assistance of Polycations2015

    • Author(s)
      Masato Ikeda, Maika Kawakami, Yukio Kitade
    • Journal Title

      Chem. Lett.

      Volume: 44 Pages: 1137-1139

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1246/cl.150399

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] New Solid Phase Submonomer Synthesis of Arylopeptoid Oligomers Using Reductive Amination2015

    • Author(s)
      Masato Ikeda, Keito Horio, Tomoya Tsuzuki, Ryo Torii, Aya Shibata, Yoshiaki Kitamura, Hiroshi Katagiri, Yukio Kitade
    • Journal Title

      Tetrahedron Lett.

      Volume: 56 Pages: 6726-6729

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1016/j.tetlet.2015.10.056

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 多様な刺激に応答しゲル化する超分子ヒドロゲルシステム2016

    • Author(s)
      池田 将、金田拓朗、北出 幸夫
    • Organizer
      日本化学会第96春季年会
    • Place of Presentation
      同志社大学 京田辺キャンパス
    • Year and Date
      2016-03-24 – 2016-03-27
  • [Presentation] 芳香族性ペプトイドの化学構造多型創製2016

    • Author(s)
      池田 将、鳥居 遼、都築 朋也、片桐 洋史、北出 幸夫
    • Organizer
      日本化学会第96春季年会
    • Place of Presentation
      同志社大学 京田辺キャンパス
    • Year and Date
      2016-03-24 – 2016-03-27
  • [Presentation] 動的共有結合形成を利用した刺激応答性ナノ構造体の創製2015

    • Author(s)
      酒井洋幸, 池田将, 北出幸夫
    • Organizer
      中部化学関係学協会支部連合秋季大会
    • Place of Presentation
      三重大学
    • Year and Date
      2015-11-29 – 2015-11-30
  • [Presentation] 多様な刺激に応答する超分子ヒドロゲルの創製2015

    • Author(s)
      金田拓朗、池田 将、北出 幸夫
    • Organizer
      中部化学関係学協会支部連合秋季大会
    • Place of Presentation
      三重大学
    • Year and Date
      2015-11-29 – 2015-11-30
  • [Presentation] 化学反応性分子と生体分子からつくる刺激応答性材料2015

    • Author(s)
      池田 将
    • Organizer
      日本生物工学会中部支部例会
    • Place of Presentation
      名古屋大学VBL
    • Year and Date
      2015-09-04 – 2015-09-04
    • Invited
  • [Book] 自己組織化マテリアルのフロンティア2015

    • Author(s)
      池田 将(分担)
    • Total Pages
      7
    • Publisher
      フロンティア出版

URL: 

Published: 2018-01-16  

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