A function-adjustable medical gel based on co-assembly of peptide-type gelator with various functional agents

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K22533
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0501:Physical chemistry, functional solid state chemistry, organic chemistry, polymers, organic materials, biomolecular chemistry, and related fields
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: Morita Kenta 神戸大学, 工学研究科, 助教 (60804127)
• Project Period (FY): 2020-09-11 – 2023-03-31
• Keywords: ペプチド / 抗菌薬 / ハイドロゲル / ドラッグリポジショニング / 自己組織化

Outline of Final Research Achievements

The study demonstrates that the nano-assembly of a short-peptide hydrogelator (P1) imparts novel antifungal selectivity to amphotericin B (AmB), expanding its application range. AmB's limitations of poor solubility and toxicity are addressed by P1, a low-molecular-weight hydrogelator with low cytotoxicity. P1 successfully solubilizes AmB in water as micelle-like nano-complexes (NCs), reducing its toxicity against Saccharomyces cerevisiae. Protease degradation of P1 in the NCs restores AmB's antifungal activity. Moreover, high-concentration P1 forms an AmB-incorporating hydrogel (AmB-P1 gel), effectively suppressing AmB's antifungal activity. Protease-secreting Aspergillus oryzae fails to grow on the AmB-P1 gel, indicating selective fungicidal effects. Co-assembly strategies hold promise for "drug repositioning" in the medical field, particularly against protease-secreting infectious fungi.

Free Research Field

バイオナノマテリアル

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

抗菌薬の新薬開発数は減少傾向であり、既存の認可薬剤をこれまで以上に有効活用することが求められている。本研究によって、自己組織化性ペプチド（P1）と抗菌薬のco-assemblyは、既存の抗菌薬の機能を制御してプロテアーゼ分泌菌への特異性を付与することが示唆された。プロテアーゼは、病原菌が分泌し、人体に感染する際に利用していることが知られている。P1を用いて既存の抗菌薬にプロテアーゼ分泌菌特異性を付与すれば、患者の組織やそれ以外の常在菌を保護したまま感染症治療を行うことができる。すなわち、既存の抗菌薬の適応範囲を広げる「ドラッグリポジショニング」を実現する可能性がある。