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

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18K06602
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 47020:Pharmaceutical analytical chemistry and physicochemistry-related
• Research Institution: Gihu University of Medical Science (2020); Gifu Pharmaceutical University (2018-2019)
• Principal Investigator: Sasai Yasushi 岐阜医療科学大学, 薬学部, 教授 (60336633)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 高分子-酵素複合体 / バイオコンジュゲーション / 温度応答性高分子 / 原子移動ラジカル重合

Outline of Final Research Achievements

We synthesized a thermoresponsive graft-copolymer consisting of vinylmethylether-maleic acid copolymer(VEMA) backbone and UCST-type thermoresponsive poly(sulfobetaine methacrylate)(PSBMA) side chains. The UCST of the graft copolymers was influenced by the grafting and polymerization degree of the PSBMA side chains. Below the UCST, the graft-copolymers formed micelle-like aggregates with a PSBMA core and a VEMAC outer layer. Trypsin as a model enzyme was successfully immobilized onto the aggregates via a multi-point attachment with VEMA. The resultant trypsin-immobilized particles are then in solution for use above the UCST. Furthermore, by lowering the solution temperature below the UCST, the conjugates can be easily collected from the reaction mixture as precipitates to use again.

Free Research Field

高分子バイオマテリアル

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で開発した温度応答性グラフトコポリマーは、酵素の安定性に適した低温環境では親水性のvinylmethylether-maleic acid copolymer(VEMA)を表面とする100-200 nmの高分子ミセル様粒子を形成し、多くの酵素活性に適した37℃付近では均一な溶液状態となる。このような温度に応答する溶解特性を持つグラフトコポリマーで修飾された酵素は、反応効率に優れる均一系での使用が可能であり、また、酵素活性の低下を抑制する低温では不溶性粒子として反応系から回収可能である。本研究成果は高価、希少な有用酵素を有効活用するための酵素機能化法として有益な知見を提供するものである。