Synthesis of polymer-enzyme conjugates for site-specific modification of therapeutic proteins

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K06602
• Research Institution: Gihu University of Medical Science
• Principal Investigator: 笹井 泰志 岐阜医療科学大学, 薬学部, 教授 (60336633)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: バイオコンジュゲーション / 酵素-高分子複合体 / 温度応答性高分子 / グラフト共重合体

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、タンパク質医薬品の体内動態改善に有効なタンパク質のポリエチレングリコール（PEG）修飾について、位置特異的かつ効率的な反応を触媒する再利用可能な温度応答性高分子－酵素コンジュゲートの合成を目的としている。
本課題では、酵素修飾用高分子として、温度応答性側鎖を持つ櫛型高分子（グラフト共重合体）を提案しており、その合成および物性評価も重要検討項目としていた。これまでにvinylmethylether-alt-maleic acid copolymer（VEMAC）の主鎖上カルボキシル基から、上限臨界溶液温度（UCST）を有するpoly(sulfobetaine methacrylate)（PSBMA）側鎖を伸長させたPSBMA-g-VEMACを種々のグラフト鎖長およびグラフト密度で合成し、その物性を評価している。そして、PSBMA-g-VEMACのUCSTがグラフト密度およびグラフト鎖長の両方によって影響されることを明らかにしてきた。また、そのうち、適当なPSBMA-g-VEMACは、UCST未満の温度で安定なコロイド粒子となり、かつ、その表面電荷より、VEMAC由来のカルボキシル基を表面に持つ微粒子であれることを明らかにした。
最終年度は、これまでに調製したUSCT型溶解挙動を持つPSBMA-g-VEMACにmicrobial transglutaminase（mTG）の固定化について検討を行った。UCST未満の温度で形成される表面カルボキシル基を持つPSBMA-g-VEMAC微粒子に縮合試薬を用い、mTGをコンジュゲートさせた。合成基質分子を用いた結果より、溶液状態よりは低下しているものの、酵素活性を持つmTG複合体を合成できた。予定していたタンパク質医薬品へのPEGコンジュゲートへの利用は検討できなかったが、その展開への準備を整えることができた。