2019 Fiscal Year Research-status Report
Development of synthetic basement membrane using laminin active peptides
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18K06637
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| Research Institution | Tokyo University of Pharmacy and Life Science |
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Principal Investigator |
野水 基義 東京薬科大学, 薬学部, 教授 (00311522)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ラミニン / 基底膜 / 細胞接着 / インテグリン / αジストログリカン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は、 我々が所有する合成ペプチドのライブラリーから同定されたラミニン活性ペプチドを高分子多糖に固定化したペプチド-マトリックスを人工基底膜として開発することを目的としている。本年度は昨年度に引き続き、我々が構築した約3000種類のラミニンペプチドライブラリーを用いて、ペプチドをキトサンマトリックスに結合する方法を用いマトリックス上で細胞に対して活性を有するペプチドの詳細な抽出を行った。特に、最近我々が新たに見だした細胞接着活性の引き金となる受容体であるα-ジストログリカン(α-DG)に注目し、αDGの結合するペプチドをラミニンα2鎖Gドメイン由来のペプチドをペプチド-キトサンマトリックス法でスクリーニングを行い、５種類のαDG結合ペプチドを同定した。また、αDGの結合するペプチドを用いた遺伝子キャリアーやリポソームが筋特異的に送達できることを確認することができた。さらに、弾性線維を形成するタンパク質のエラスチン由来のペプチドの重合体である熱応答性のポリマーを高分子多糖に代わるマトリックスとして用いた。このエラスチン様ペプチドは、低い温度で溶解し、高い温度で凝集してコアセルベートを形成する。5種類の代表的なラミニン活性ペプチドをエラスチン様ペプチドに結合した複合体の熱応答性を物理化学的に解析し、溶解する温度と凝集してコアセルベートを形成する温度を解明し、バイオマテリアルへの応用方法を検討し、細胞接着活性を評価した。ヒトの体温と同じ37度以上でコアセルベートを形成し、細胞に対して受容体特異的に結合するラミニン活性ペプチドとエラスチン様ペプチドの複合体を開発することに成功した。これらはバイオマテリアルとしての応用が期待される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究課題においては、マトリックス上で細胞に対して活性を有するペプチドを用いる必要がある。そのため、我々が構築した約3000種類のラミニン ペプチドライブラリーを用いて、ペプチド-キトサンマトリックス法で活性を有するペプチドの再抽出が必要になる。本年度はラミニンα5鎖Gドメインに位置するペプチドの細胞接着活性の詳細な解析を行い、5種類のインテグリンを介して細胞接着を促進するペプチドを同定した。本研究成果はJ Pept Sci誌に論文を報告した。また、αDGの結合するペプチドをラミニンα2鎖Gドメイン由来のペプチドをペプチド-キトサンマトリックス法でスクリーニングを行い、５種類のαDG結合ペプチドを同定した。これらはペプチド討論会などで報告した。また、αDGを介して細胞接着を促進するラミニンα5鎖のペプチドを同定し、Sci Rep誌に報告した。さらに、我々の同定したラミニンペプチドを用いた薬物送達システムに関してその有用性をPharmacol Ther誌に報告した。マトリックスの研究においては、エラスチン由来のペプチドの重合体を用いて検討を行った。細胞に対して受容体特異的に結合するラミニン活性ペプチドと熱応答性のエラスチン様ペプチドを結合し、両方の性質を持つ新たなラミニンペプチド-マトリックスの作製に成功した。これらは２回にわたり国内外の学会において報告した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題で目的としている人工基底膜の開発研究を、当初の予定どおりに、我々が同定したラミニン活性ペプチドをマトリックス（高分子多糖など）に固定化したペプチド-マトリックスを用いて行う。我々が構築した約3000種類のラミニンペプチドからなるライブラリーから見出された細胞接着活性を有する約300種類の活性ペプチドの 中でペプチド-マトリックスにした場合に顕著な活性を示すペプチドをまず最初に再評価する。このペプチド-マトリックスでの再評価が完了し次第、 アルギン酸やヒアルロン酸に結合し、塩基性のキトサンとポリイオンコンプレックスを形成させて安定なペプチド-マトリックスを作製する。次に、細胞接着活性の強いものを見出し、受容体の同定と詳細な生物活性の解析を行い、作用の違いによりグループ分けを行う。また、各グループで最も強い活性のペプチド-マトリックスの最適化を、構造活性相関によるペプチドの最適化、長さや物性の検討によるスペーサーの最適化、多糖の種類や架橋度の検討によるマトリックスの硬さや物性の最適化の3方面から行う。最適化されたペプチド-マトリックスやそれらを混合した混合ペプチド-マトリックスを用いて、様々な生物活性を評価する。これら一連の研究で はラミニンとマトリゲルをコントロールにおき、線維芽細胞、上皮細胞、神経細胞などの培養実験、唾液腺などの器官培養実験により評価し、人工基底膜ともい える全く新しい医用材料の創製を行い、バイオマテリアルとして応用していく。
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| Causes of Carryover |
本年度予定していたペプチド合成と細胞を用いた評価が次年度に繰り越すものがあったため。次年度に不足分のペプチド合成用試薬と細胞培養用試薬の購入をを行う。
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