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精密高分子の合成

計画研究

研究領域精密高分子による次世代医薬開拓
研究課題/領域番号 22H05048
研究種目

学術変革領域研究(B)

配分区分補助金
審査区分 学術変革領域研究区分(Ⅱ)
研究機関九州大学

研究代表者

星野 友  九州大学, 工学研究院, 教授 (40554689)

研究分担者 長尾 匡憲  九州大学, 工学研究院, 助教 (40904008)
研究期間 (年度) 2022-05-20 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
48,100千円 (直接経費: 37,000千円、間接経費: 11,100千円)
2024年度: 12,870千円 (直接経費: 9,900千円、間接経費: 2,970千円)
2023年度: 12,870千円 (直接経費: 9,900千円、間接経費: 2,970千円)
2022年度: 22,360千円 (直接経費: 17,200千円、間接経費: 5,160千円)
キーワード高分子進化 / 精密高分子 / プラスチック抗体 / 制御ラジカル重合 / 分子進化工学 / 分子認識 / 創薬 / ブロック重合 / 均一高分子 / ラジカル重合
研究開始時の研究の概要

本研究では、様々な官能基を有する汎用性のモノマーを制御ラジカル重合し、クロマト技術を駆使して組成・配列・構造の差異により分離することで精密高分子のライブラリを作成する。相互作用スクリーニングにより疾患原因タンパクに強く結合する精密高分子を同定し、組成、配列を決定する。疾患としては予備検討済みの癌およびCOVID-19の致死原因の敗血症とする。また、A02班と共に、精密高分子の高速進化システムを開発する。さらに、A03班とともに、分子進化工学を用いて互いを強く認識する精密高分子・ペプチドペアを取得する。最後にA04班と共に動物実験により精密高分子による疾患治療を実証する。

研究実績の概要

2023年度は、ピレニルアクリルアミド、フェニルアクリルアミド、アクリル酸やtertブチルアクリルアミドのような様々な官能基を有するモノマーを制御ラジカル重合し、クロマト技術を駆使して組成・配列・構造の差異により分離する ことで精密オリゴマーのライブラリを作成した。次に得られた精密オリゴマーの構造や配列と標的分子認識能あるいは自己組織化能の関係を評価して明らかにした。さらに、蛍光色素を側鎖に有する精密高分子を合成・精製して立体構造が完全に定まったオリゴマーを取得した。これらのオリゴマーは主鎖のキラリティーに依存して特異的なCDスペクトルを示すことを明らかにした。また、高分子の部位特異的に官能基を道入する技術や側鎖を変換する技術を開発し、反応機構を明らかにした。末端同士を反応させることで環 状の高分子を合成する技術を開発した標的分子認識能にトポロジーが与える影響を明らかにした。その結果、当該環状高分子が標的タンパク質と強く結合することを明らかとした。また、A02班と共に、精密高分子の高速進化シ ステムの開発をスタートし、精密オリゴマーの末端を定量的にDNAで修飾する方法を確立した。さらに、A03班とともに、分子進化工学を用いて互いを強く認識する精密高分子・ペプチドペアを取得し、配列に対する特異性を評価した。また、A04班と共に動物実験にHMGB-1に結合する合成高分子を同定し、動物実験によりその有効性を証明した。以上の成果を3件の論文発表と6件の学会により発表した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

2023年度はピレニルアクリルアミド、フェニルアクリルアミド、アクリル酸やtertブチルアクリルアミドのような様々な官能基を有するモノマーを制御ラジカル重合し、クロマト技術を駆使して組成・配列・構造の差異により分離する ことで精密オリゴマーのライブラリを作成することに成功し精密オリゴマーの構造や配列と標的分子認識能あるいは自己組織化能の関係を評価して明らかにした。さらに、蛍光色素を側鎖に有する精密高分子を合成・精製して立体構造が完全に定まったオリゴマーを取得した。これらのオリゴマーは主鎖のキラリティーに依存して特異的なCDスペクトルを示すことを明らかにした。また、高分子の部位特異的に官能基を道入する技術を開発し、反応機構を明らかにした。末端同士を反応させることで環 状の高分子を合成する技術を開発した標的分子認識能にトポロジーが与える影響を明らかにした。その結果、当該環状高分子が標的タンパク質と強く結合することを明らかとした。また、A02班と共に、精密高分子の高速進化シ ステムの開発をスタートし、精密オリゴマーの末端を定量的にDNAで修飾する方法を確立した。さらに、A03班とともに、分子進化工学を用いて互いを強く認識する精密高分子・ペプチドペアを取得し、配列に対する特異性を評価した。また、A04班と共に動物実験にHMGB-1に結合する合成高分子を同定し、動物実験によりその有効性を証明した。以上の成果を3件の論文発表と6件の学会により発表した。以上のように概ね順調に進展している。

今後の研究の推進方策

汎用性モノマー、連鎖移動剤、開始剤を用いて様々なトポロジーの精密高分子ライブラリを作成する。ライブラリーから標的分子を認識する精密高分子を敏速にスクリーニングするための技術を開発する。ライ ブラリー拡張の為 の側鎖変換技術を開発する。導入した分取式UPLCを用いてライブラリーを高速・分取ラベル化する技術を開発する。多連式QC Mやプレートリーダーを駆使した相 互作用スクリーニングにより癌の標的分子VEGFや敗血症の標的分子ヒストンと強く結合する精密高分子を同 定しA03班に提供する。同時にA02班と高分子のDNAタ グ化条件を検 討し条件が決まり次第A02にライブラリを提供する。また、安全試験用にラ イブラリを合成し、A04班に提供する。

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (20件) (うち招待講演 8件) 備考 (6件)

  • [国際共同研究] カリフォルニア大学アーバイン 校(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] カリフォルニア大学アーバイン 校(米国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Effects of Cyclic Glycopolymers Molecular Mobility on their Interactions with Lectins2024

    • 著者名/発表者名
      Wenkang Jin, Masanori Nagao, Yusuke Kumon, Hikaru Matsumoto, Yu Hoshino, Yoshiko Miura
    • 雑誌名

      ChemPlusChem

      巻: -

    • DOI

      10.1002/cplu.202400136

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Continuous-Flow PET-RAFT Polymerization in a Packed-Bed Reactor with Porphyrin-Immobilized Silica Particles2023

    • 著者名/発表者名
      M Nagao, A Horie, H Matsumoto, Y Hoshino, Y Miura
    • 雑誌名

      Industrial & Engineering Chemistry Research

      巻: 63 号: 1 ページ: 200-209

    • DOI

      10.1021/acs.iecr.3c03496

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Design of an Anti-HMGB1 Synthetic Antibody for <i>In Vivo</i> Ischemic/Reperfusion Injury Therapy2023

    • 著者名/発表者名
      Koide Hiroyuki、Kiyokawa Chiaki、Okishima Anna、Saito Kaito、Yoshimatsu Keiichi、Fukuta Tatsuya、Hoshino Yu、Asai Tomohiro、Nishimura Yuri、Miura Yoshiko、Oku Naoto、Shea Kenneth J.
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 145 号: 42 ページ: 23143-23151

    • DOI

      10.1021/jacs.3c06799

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Cooling-induced, localized release of cytotoxic peptides from engineered polymer nanoparticles in living mice for cancer therapy2023

    • 著者名/発表者名
      Koide Hiroyuki、Saito Kazuhiro、Yoshimatsu Keiichi、Chou Beverly、Hoshino Yu、Yonezawa Sei、Oku Naoto、Asai Tomohiro、Shea Kenneth J.
    • 雑誌名

      Journal of Controlled Release

      巻: 355 ページ: 745-759

    • DOI

      10.1016/j.jconrel.2023.02.020

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Polymer Nanoparticles with Uniform Monomer Sequences for Sequence‐Specific Peptide Recognition2022

    • 著者名/発表者名
      Saito Yusuke、Honda Ryutaro、Akashi Sotaro、Takimoto Hinata、Nagao Masanori、Miura Yoshiko、Hoshino Yu
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 61 号: 30

    • DOI

      10.1002/anie.202206456

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of well-defined cyclic glycopolymers and the relationship between their physical properties and their interaction with lectins2022

    • 著者名/発表者名
      Nagao Masanori、Hoshino Yu、Miura Yoshiko
    • 雑誌名

      Polymer Chemistry

      巻: 13 号: 38 ページ: 5453-5457

    • DOI

      10.1039/d2py00941b

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] RAFT重合によって分子量の制御された発光性オリゴマーの創製2023

    • 著者名/発表者名
      井福雅也、井芹将太、小西悠斗、嶌越恒、小野利和、星野友
    • 学会等名
      第60回化学関連支部合同九州大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] アクリルポリマーの部位特異的な側鎖変換法の開発2023

    • 著者名/発表者名
      森口ほの華、井芹将太、小野利和、嶌越恒、星野友
    • 学会等名
      第60回化学関連支部合同九州大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質のような機能を発現する合成高分子の開発2023

    • 著者名/発表者名
      星野友
    • 学会等名
      九州微生物研究フォーラム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質の様な高度な機能を 発現する高分子の開発2023

    • 著者名/発表者名
      星野友
    • 学会等名
      第 13 回ナノカカーボンバイオシンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 主鎖のキラリティーにより標的分子を認識する精密アクリルオリゴマーの創成2023

    • 著者名/発表者名
      井芹将太、明石壮太郎、齋藤勇輔、岩本日菜子、辻爽太郎、長尾匡憲、三浦佳子、永井薫子、小野利和、嶌越恒、星野友
    • 学会等名
      第72回 高分子討論会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] アクリルオリゴマーの部位特異的な側鎖変換反応:側鎖官能基の影響2023

    • 著者名/発表者名
      辻 爽太郎、永井 薫子、小野 利和、嶌越 恒、星野 友
    • 学会等名
      第72回 高分子討論会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 部位特異的な側鎖変換によるアクリルポリマーの配列制御法の開発2023

    • 著者名/発表者名
      森口 ほの華, 齋藤 勇輔, 岩本 日菜子, 井芹 将太, 小野 利和, 嶌越 恒, 星野 友
    • 学会等名
      日本化学会 第103春季年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] RAFT重合を利用した色素積層型発光性オリゴマーの創製2023

    • 著者名/発表者名
      井福 雅也, 井芹 将太, 小西 悠斗, 嶌越 恒, 小野 利和, 星野 友
    • 学会等名
      日本化学会 第103春季年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 不均一なモノマー配列を有しないプラスチック抗体の開発2022

    • 著者名/発表者名
      星野 友、斎藤 勇輔,明石 壮太郎,三浦 佳子
    • 学会等名
      第38回日本DDS学会学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] モノマー配列が規定されたプラスチック抗体の開発2022

    • 著者名/発表者名
      星野 友
    • 学会等名
      59回化学関連支部合同九州大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ラジカル重合で作製した互いの立体構造を認識する均一フェニルアクリルアミドオリゴマー2022

    • 著者名/発表者名
      岩本日菜子, 福田哲生, 明石壮太郎, 齋藤勇輔, 星野友, 三浦佳子
    • 学会等名
      バイオ・高分子研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Polymer Nanoparticles with Uniform Monomer Sequences for Sequence Specific Peptide Recognition2022

    • 著者名/発表者名
      Yu, Hoshino
    • 学会等名
      The 72nd Conference of Japan Society of Coordination Chemistry
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] タンパク質のような高度な機能を発現する合成高分子の開発2022

    • 著者名/発表者名
      星野 友
    • 学会等名
      奈良先端科学技術大学院大学 光ナノサイエンス特別講義
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ペプチドを認識する精密高分子の進化2022

    • 著者名/発表者名
      星野 友
    • 学会等名
      第17回 ナノ・バイオメディカル学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] アクリル系ポリマーの部位特異的な側鎖変換反応の開発2022

    • 著者名/発表者名
      森口ほの華、齋藤勇輔、岩本日菜子、井芹将太、星野友
    • 学会等名
      令和4年度九州地区高分子若手研究会・冬の講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] RAFT重合を利用したキラルな発光性オリゴマーの創製2022

    • 著者名/発表者名
      井福雅也, 井芹将太, 小西悠斗, 小野利和, 星野友
    • 学会等名
      令和4年度九州地区高分子若手研究会・冬の講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Chirality-dependent self-assembly of oligo(N-phenylacrylamides) prepared by controlled radical polymerization2022

    • 著者名/発表者名
      H. Iwamoto, S. Fukuda, S. Akashi, Y. Saito, Y. Miura, T. Ono, W. Shimakoshi, Y. Hoshino
    • 学会等名
      第32回日本MRS年次大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 配列特異的なペプチド認識のための均一なモノマー配列を有するナノ粒子の開発2022

    • 著者名/発表者名
      星野 友, 斉藤 勇輔, 本田 竜太朗, 明石 壮太郎, 瀧本 日向, 長尾 匡憲, 三浦 佳子
    • 学会等名
      第32回日本MRS年次大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 血液中で標的分子を中和するポリマーリガンド修飾リポソームの開発2022

    • 著者名/発表者名
      小出裕之、星野 友、奥 直人、浅井知浩
    • 学会等名
      第71回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 温度に応答して標的分子を吸着・放出する多官能性ナノ粒子の開発とがん治療への応用2022

    • 著者名/発表者名
      山口和馬、小出裕之、齊藤和弘、星野 友、奥 直人、浅井知浩
    • 学会等名
      遺伝子・デリバリー研究会第20回夏期セミナー
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] 学術変革領域B『精密高分子による次世代医薬開拓』webページ

    • URL

      https://polymer-shinka.org/

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] 星野研究室webページ

    • URL

      https://sites.google.com/view/hoshinolab-kyushu/%E7%A0%94%E7%A9%B6%E5%86%85%E5%AE%B9

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
  • [備考] 学術変革領域(B)「高分子進化工学」領域紹介

    • URL

      https://www.youtube.com/watch?v=gAmvKOAk_V4

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] 学術変革領域B『精密高分子による次世代医薬開拓』webページ

    • URL

      https://polymer-shinka.org/index.html#s04

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] 学術変革領域(B)「高分子進化工学」領域紹介

    • URL

      https://www.youtube.com/watch?v=oFp_oGVBVvY

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] 小出 裕之(静岡県立大・薬学部・准教授)

    • URL

      https://www.youtube.com/watch?v=gAmvKOAk_V4

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

URL: 

公開日: 2022-05-25   更新日: 2024-12-25  

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