2020 Fiscal Year Research-status Report
外来蛋白質の細胞膜透過キャリアとしてのアルキル鎖を複数含むカチオン性ペプチド開発
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20K05705
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
水野 稔久 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90345950)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 細胞膜透過キャリア / ペプチドジェミニ界面活性剤 / 上皮細胞増殖因子受容体 / p53蛋白質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
外来蛋白質を細胞質まで送達可能な技術開発が、精力的に取り組まれている。しかし「（１）分子量の大きな外来蛋白質、蛋白質会合体を、効率よく細胞質内に導入できる技術」、更にそれを「（２）特定の組織や細胞に選択的に導入できる技術」については、依然として検討が必要な段階にある。本研究では、複数のアルキル鎖を含むカチオン性ペプチドを精密に分子設計することによって、上記(1)、(2)の課題解決が可能な蛋白質キャリア分子が創出可能か検証を行っている。今年度は、（１）、（２）それぞれについて別個に検討を進めていった。（１）については、これまでに当研究室で分子量1.5 kDa程度の外来ペプチドに対して細胞膜透過キャリアとして有効とわかっている、DKDKC12-K3を分子量の大きなp53蛋白質（分子量〜45 kDa）に修飾して検討を行ったところ、エンドサイトシス過程を経て、効率よく細胞内に送達できることがわかった。（２）については、多くのがん細胞に高発現することが知られている上皮細胞増殖因子受容体（EGFR）に対して結合活性を持つGE11ペプチドを、膜透過性の低い細胞膜透過キャリアDKDKC12-D3に付与した複合体を合成し、細胞種選択的な細胞膜透過キャリアの開発が可能か検討を進めた。その結果、細胞表面への選択的な滞留は見られたものの、効率良い取り込みまでは見られなかった。細胞膜透過キャリア部分のペプチド配列のさらなる最適化が、今後必要である。
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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
外来蛋白質を細胞質まで送達可能な技術開発が、精力的に取り組まれている。しかし「（１）分子量の大きな外来蛋白質、蛋白質会合体を、効率よく細胞質内に導入できる技術」、更にそれを「（２）特定の組織や細胞に選択的に導入できる技術」については、依然として検討が必要な段階にある。本研究では、複数のアルキル鎖を含むカチオン性ペプチドを精密に分子設計することによって、上記(1)、(2)の課題解決が可能な蛋白質キャリア分子が創出可能か検証を行っている。研究期間初年度となる今年度は、（１）、（２）それぞれについて別個に検討を進めていった。（１）については、これまでに当研究室で分子量1.5 kDa程度の外来ペプチドに対して細胞膜透過キャリアとして有効とわかっている、DKDKC12-K3を分子量の大きなp53蛋白質（分子量〜45 kDa）に修飾して検討を行ったところ、エンドサイトシス過程を経て、効率よく細胞内に送達できることがわかった。（２）については、多くのがん細胞に高発現することが知られている上皮細胞増殖因子受容体（EGFR）に対して結合活性を持つGE11ペプチドを、膜透過性の低い細胞膜透過キャリアDKDKC12-D3に付与した複合体を合成し、細胞種選択的な細胞膜透過キャリアの開発が可能か検討を進めた。その結果、細胞表面への選択的な滞留は見られたものの、効率良い取り込みまでは見られなかった。細胞膜透過キャリア部分のペプチド配列のさらなる最適化が、今後必要である。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の目的とする、「(1)分子量の大きな外来蛋白質、蛋白質会合体を、効率よく細胞質内に導入できる技術」、「(2)特定の組織や細胞に選択的に導入できる技術」に対して、(1)についてはこれまでに開発に成功している細胞膜透過キャリアDKDKC12-K3が、当初の予想と異なり、比較的分子量の大きな蛋白質にも適応可能であることがわかったため、こちらを高分子量化して、細胞膜透過性を高める検討にエネルギーを集中しなくてもよさそうである。一方で(2)については、特定の細胞表面への滞留を誘導できるペプチドタグの導入の有効性までは確認されているので、細胞膜透過を促す細胞膜透過キャリア部分のペプチド配列の最適化に関して、検討を集中していきたい。また、EGFRの高発現細胞だけでなく、他の細胞種への選択的な取り込みを可能とできるように、ペプチドタグ/哺乳類細胞の組み合わせに関しても、広げて検討を進めていきたい。
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| Causes of Carryover |
幸いなことに比較的順調に研究計画に沿った実験の進行・成果取得ができてきているが、年度頭に、コロナウィルス に関連する緊急事態宣言で２ヶ月間研究室を一時的に止めなくてはならなかった影響は少なくない。持ち越した予算を用い、残りの期間で検討が行き届いてなかった部分を取り戻し、当初の研究目標の達成を目指していきたい。
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