嵩高いケージングによるタンパク質の多機能化

• 研究課題/領域番号: 15K06575
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物機能・バイオプロセス
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 山口 哲志 東京大学, 先端科学技術研究センター, 講師 (80398106)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: ケージド化合物 / タンパク質性医薬品 / コールドチェーン問題 / タンパク質の安定化 / PEGylation / タンパク質デリバリー / ナノ凝集体 / 超音波応答性 / タンパク質 / ドラッグデリバリー / 哺乳類細胞 / 光線力学的療法

研究成果の概要

タンパク質表面に、刺激分解性リンカーを介して嵩高い保護基を修飾し、多機能性の刺激応答性ケージドタンパク質を創生する研究を行った。親水性ポリマー鎖を嵩高い保護基として修飾すると、加熱しても変性凝集が妨げられるほどタンパク質が安定化され、また、光照射による活性の大幅な回復が確認された。この成果は、タンパク質性医薬品を保管・運搬する際の安定化技術として有望である。また、嵩高い保護基を介したタンパク質の凝集現象を発見し、光溶解性のタンパク質ナノ凝集体として、タンパク質の制御・デリバリー技術として応用した。これらの成果に加え、還元条件や超音波に応答するリンカーの開発も行い、萌芽的な成果を得た。

研究成果

• [雑誌論文] タンパク質デリバリーのための光溶解性タンパク質凝集体 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山口哲志
  • 雑誌名: 細胞 巻: 49 ページ: 615-619
• [雑誌論文] Protein refolding is improved by adding nonionic polyethylene glycol monooleyl ethers with various polyethylene glycol lengths (2017)
  • 著者名/発表者名: E. Yamamoto, S. Yamaguchi, T. Nagamune
  • 雑誌名: Biotechnology Journal 巻: - 号: 5
  • DOI: 10.1002/biot.201600689
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Photolytic protein aggregates: versatile materials for controlled release of active proteins (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Ishiwatari, S. Yamaguchi, S. Takamori, S. Yamahira, K. Minamihata, T. Nagamune
  • 雑誌名: Advanced Healthcare Materials 巻: 5 号: 9 ページ: 1002-1007
  • DOI: 10.1002/adhm.201500957
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Photosensitizer and Polycationic Peptide-Labeled Streptavidin as a Nano-Carrier for Light-Controlled Protein Transduction (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Minamihata, Y. Maeda, S. Yamaguchi, W. Ishihara, A. Ishiwatari, S. Takamori, S. Yamahira, T. Nagamune
  • 雑誌名: J. Biosci. Bioeng. 巻: 120 号: 6 ページ: 630-636
  • DOI: 10.1016/j.jbiosc.2015.04.001
  • NAID: 110010022644
  • 査読あり
• [学会発表] タンパク質性医薬品の安定化のための嵩高い光分解性高分子保護基の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山口 哲志, 金兵 知毅, 岡本 晃充, 長棟 輝行
  • 学会等名: 化学工学会第83年会
• [学会発表] タンパク質リフォールディングにおけるポリエチレングリコール脂質のタンパク質凝集抑制効果 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山口 哲志, 山本 悦司, 長棟 輝行
  • 学会等名: 化学工学会第83年会
• [学会発表] 相変化ナノ液滴を用いた細胞質内タンパク質導入 (2018)
  • 著者名/発表者名: 木坂 美穂, 山口 哲志, 石島 歩, 東 隆, 小林 英津子, 柴崎 芳一, 長棟 輝行, 佐久間 一郎, 岡本 晃充
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会
• [学会発表] タンパク質の光分解回収PEGylation法の改良 (2017)
  • 著者名/発表者名: 金兵和毅、山口哲志、塩田秀史、岡本晃充
  • 学会等名: 日本化学会第97春季年会
  • 発表場所: 慶応大学日吉キャンパス、神奈川
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] ポリエチレングリコール鎖との相互作用設計によるタンパク質の凝集制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山口 哲志, 金兵 知毅, 長棟 輝行, 岡本 晃充
  • 学会等名: 第66回高分子討論会
• [学会発表] 光応答性分子ツールを用いた細胞操作および解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山口哲志
  • 学会等名: 化学とマイクロ・ナノシステム学会第36回研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 細胞内へ選択的に導入可能なタンパク質修飾相変化ナノ液滴 (2017)
  • 著者名/発表者名: 木坂 美穂, 山口 哲志, 東 昂太郎, 石島 歩, 東 隆, 柴崎 芳一, 佐久間 一郎, 岡本 晃充
  • 学会等名: 第7回CSJ化学フェスタ2017
• [学会発表] Photo-responsive Chemical Tools Working on Cell Surfaces (2017)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Yamaguchi
  • 学会等名: IGER International Symposium on Cell Surface Structures and Functions 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Photolytic protein aggregates for controlled release of active proteins (2016)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Yamaguchi, Akira Ishiwatari, Kosuke Minamihata, Akimitsu Okamoto, Teruyuki Nagamune
  • 学会等名: The 11th SPSJ International Polymer Conference (IPC2016)
  • 発表場所: 福岡国際会議場、福岡
  • 年月日: 2016-12-14
  • 国際学会
• [学会発表] Supramolecular crosslinked hydrogel for ultrasound-responsive protein release (2016)
  • 著者名/発表者名: Kotaro Higashi, Satoshi Yamaguchi, Takashi Azuma, Akimitsu Okamoto
  • 学会等名: The 22nd Symposium of Young Asian Biological Engineers' Community (YABEC2016)
  • 発表場所: Miyazaki SEAGAIA Resort, Miyazaki
  • 年月日: 2016-10-28
  • 国際学会
• [学会発表] Photolytic Protein Aggregates for Controlled Release of Active Proteins (2016)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Yamaguchi, Akira Ishiwatari, Shinya Yamahira, Kosuke Minamihata, Teruyuki Nagamune
  • 学会等名: 17th International Biotechnology Symposium and Exibition (IBS2016)
  • 発表場所: Melbourne Convention Center, Melbourne, Australia
  • 年月日: 2016-10-26
  • 国際学会
• [学会発表] PEG鎖長の異なる光分解回収型PEGylation試薬の合成と評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 金兵 知毅、山口 哲志、塩田 英史、 岡本 晃充
  • 学会等名: 第68回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 富山国際会議場、富山
  • 年月日: 2016-09-29
• [学会発表] 細胞内薬剤デリバリーのための光溶解性トランスフェリン凝集体の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山口 哲志、石渡 晟、南畑 孝介、山平 真也、岡本 晃充、長棟 輝行
  • 学会等名: 第68回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 富山国際会議場、富山
  • 年月日: 2016-09-28
• [学会発表] タンパク質デリバリーを志向した超音波ヒドロゲル (2016)
  • 著者名/発表者名: 東 昂太郎、山口 哲志、東 隆、岡本 晃充
  • 学会等名: 化学工学会第48回秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学常三島キャンパス、徳島
  • 年月日: 2016-09-07
• [学会発表] Photo-responsive chemical tools for single-cell manipulation and analysis (2016)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Yamaguchi, Shinya Yamahira, Teruyuki Nagamune, Akimitsu Okamoto
  • 学会等名: 26th IUPAC international symposium on photochemistry
  • 発表場所: Osaka city central public hall, Osaka
  • 年月日: 2016-04-07
  • 国際学会
• [学会発表] タンパク質の光分解回収型PEGylation 法の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 金兵 知毅、山口 哲志、塩田 英史、岡本 晃充
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会
  • 発表場所: 同志社大学京田辺キャンパス、京都
  • 年月日: 2016-03-26
• [学会発表] 生命現象の操作と可視化のための刺激応答性分子ツール (2016)
  • 著者名/発表者名: 山口哲志
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会
  • 発表場所: 同志社大学京田辺キャンパス、京都
  • 年月日: 2016-03-26
  • 招待講演
• [学会発表] タンパク質デリバリーのための光溶解性タンパク質凝集体微粒子 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山口哲志、石渡晟、山平真也、南畑孝介、長棟輝行
  • 学会等名: 化学工学会第81年会
  • 発表場所: 関西大学千里山キャンパス、大阪
  • 年月日: 2016-03-14
• [学会発表] 光分解性PEGylation法のタンパク質安定化と再活性化への応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山口哲志、金兵知毅、塩田英史、岡本晃充
  • 学会等名: 第67回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 城山観光ホテル、鹿児島
  • 年月日: 2015-10-28
• [学会発表] 光溶解性タンパク質凝集体微粒子の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山口 哲志、石渡 晟、山平 真也、南畑 孝介、長棟 輝行
  • 学会等名: 第25回バイオ・高分子シンポジウム
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス, 東京
  • 年月日: 2015-07-24
• [産業財産権] タンパク質を安定化するための化合物 (2016)
  • 発明者名: 山口哲志, 岡本晃充, 塩田秀史
  • 権利者名: 国立大学法人東京大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2016-09-09
  • 外国
• [産業財産権] タンパク質を安定化するための化合物 (2015)
  • 発明者名: 山口哲志, 岡本晃充, 塩田秀史
  • 権利者名: 山口哲志, 岡本晃充, 塩田秀史
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2015-09-11