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分子の表面電荷と異方性構造を利用したタンパク質薬細胞内送達担体の創製

研究課題

研究課題/領域番号 16K01395
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 生体医工学・生体材料学
研究機関日本工業大学

研究代表者

佐野 健一  日本工業大学, 基幹工学部, 教授 (80321769)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワードドラッグデリバリーシステム / コイルドコイル / 細胞内デリバリー / タンパク質工学 / ナノバイオ / 生体材料 / 生体分子
研究成果の概要

剛直で異方性の高い構造を基本骨格とする塩基性人工タンパク質CCPC 140は、極めて高い細胞透過能を示す。本研究から、CCPC 140の細胞への取り込みは、マクロピノサイトーシスに大きく依存することを示す結果が得られた。また、高い細胞透過活性に必要な構造異方性、すなわちアスペクト比は、4.5:1であることを明らかにした。
このCCPC 140とモデルタンパク質を融合したタンパク質の細胞内送達実験をおこなった。その結果、既知の細胞透過性ペプチドと比べ、60~80倍にも達するタンパク質の細胞内デリバリー活性を持つことがわかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究による基礎的な研究成果は、細胞の能動輸送(取り込み)において、輸送する分子の表面電荷と構造が及ぼす影響について定量的なデータを提供することができた。すなわち、高い細胞透過活性に必要な分子の形を明確にすることに成功した。
また応用面では、本成果と今後の研究の進展によって、タンパク質製剤の細胞内薬物送達システムの実現が期待できる。これまでのタンパク質製剤は、がん細胞表面の膜タンパク質などをターゲットとしてきたが、ターゲットを一気に細胞内のタンパク質・核酸に広げることができると考えられる。これによって、これまで治療が困難であった難病の克服や創薬コストの低減などが期待できる。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Effect of the Aspect Ratio of Coiled-Coil Protein Carriers on Cellular Uptake2018

    • 著者名/発表者名
      Nakayama N., Takaoka S., Ota M., Takagaki K., Sano K.
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 34 号: 47 ページ: 14286-14293

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.8b02616

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Efficient Cellular Protein Transduction Using a Coiled-coil Protein Carrier2017

    • 著者名/発表者名
      Ken-Ichi Sano, Kanako Iijima, Norihisa Nakayama, Kuniharu Ijiro, Yoshihito Osada
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 46 号: 5 ページ: 719-721

    • DOI

      10.1246/cl.170060

    • NAID

      130005655616

    • ISSN
      0366-7022, 1348-0715
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] RNAiを用いたナノメディシンの開発,2016

    • 著者名/発表者名
      萩原恭二、佐野健一、 居城邦治、 新倉謙一、 阿部洋、伊藤嘉浩
    • 雑誌名

      化学工業

      巻: 67 ページ: 941-947

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 二価イオンが安定化するalpha-helical coiled-coil構造2018

    • 著者名/発表者名
      野亦 裕太, 結城 翼, 中山 典久, 飯田 良, 三友 秀之, 居城 邦治, 長田 義仁, 佐野 健一
    • 学会等名
      2018年度 日本生化学会関東支部例会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 構造異方性を持つ細胞内薬物送達担体における分子のアスペクト比の影響2018

    • 著者名/発表者名
      中山 典久, 高垣 謙太郎, 太田 恵美, 高岡 匠, 佐野 健一
    • 学会等名
      第91回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Rigid, fibrous-structured protein showed superior cell-penetrating activity2018

    • 著者名/発表者名
      Ken-Ichi Sano, Norihisa Nakayama, Kentavo Takagaki, Megumi Ota, Sho Takaoka
    • 学会等名
      255th ACS National Meeting & Exposition
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 生物と物質の相互作用に学ぶ~細胞透過性人工タンパク質の創製2017

    • 著者名/発表者名
      佐野健一
    • 学会等名
      第9回 バイオナノシステムズ研究会
    • 発表場所
      徳島文理大学香川キャンパス(香川県・さぬき市)
    • 年月日
      2017-01-21
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞透過性コイルドコイルタンパク質とその構造安定化機構2016

    • 著者名/発表者名
      佐野健一
    • 学会等名
      高分子学会埼玉支部懇話会
    • 発表場所
      理化学研究所(埼玉県・和光市)
    • 年月日
      2016-12-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Coiled-Coil Protein Works as an Efficient Carrier for Cellular Delivery2016

    • 著者名/発表者名
      Ken-Ichi Sano, Norihisa Nakayama, Kanako Iijima, Kuniharu Ijiro, Yoshihito Osada
    • 学会等名
      AsiaNano 2016
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道・札幌市)
    • 年月日
      2016-10-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] コイルドコイルタンパク質構造安定化における分子鎖内インターフェース形成に寄与しない残基の影響2016

    • 著者名/発表者名
      佐野健一、結城翼、渡邊真弓、中山典久、飯田良、三友秀之、居城邦治
    • 学会等名
      第89回 日本生化学会
    • 発表場所
      仙台コンベンションセンター(宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2016-09-26
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 生物と材料の相互作用に学ぶ機能性材料の創製 ~優れた細胞透過性を有する剛直で構造異方性の高いタンパク質の創製~2016

    • 著者名/発表者名
      佐野健一、居城邦治、長田義仁
    • 学会等名
      第65回高分子討論会
    • 発表場所
      神奈川大学(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [図書] DDS先端技術の製剤への応用開発2017

    • 著者名/発表者名
      萩原恭二、佐野健一、伊藤嘉浩、他
    • 総ページ数
      450
    • 出版者
      技術情報協会
    • ISBN
      9784861046636
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 日本工業大学 基幹工学部 応用化学科 生体分子化学研究室 ホームページ

    • URL

      http://nit-chem-sanolab.lomo.jp

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 日本工業大学 基幹工学部 応用化学科 生体分子化学研究室 ホームページ

    • URL

      http://nit-chem-sanolab.lomo.jp

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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