新規のヒト由来膜透過促進ペプチドを利用したバイオ医薬の細胞選択的DDSの開発

• 研究課題/領域番号: 17H02103
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生体医工学・生体材料学
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 土居 信英 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (50327673)
• 研究分担者: 藤原 慶 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (20580989)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円); 2019年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2018年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2017年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
• キーワード: 抗体 / ペプチド / 核酸 / ドラッグデリバリーシステム / 細胞膜透過 / 蛋白質 / 癌 / バイオテクノロジー / 共焦点顕微鏡

研究成果の概要

標的分子に対して高い特異性と親和性をもつ抗体／ペプチド／核酸などのバイオ医薬は、従来の低分子化合物医薬と比べて副作用が少なく、治療効果が高い究極の分子標的薬として注目されているが、細胞膜透過性が低いという欠点があり、効率のよいドラッグデリバリーシステム（DDS）の開発が求められていた。本研究では、我々が発見した膜透過促進ペプチドを利用して、抗体／ペプチド／核酸を従来よりも効率よく細胞質に送達できることを示した。また、基礎研究として、その膜透過促進メカニズムの解明も並行して進めた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

我々が発見した膜透過促進ペプチドはヒト天然タンパク質由来であり免疫原性の懸念が少ないという利点もあることから、この独自の膜透過促進ペプチドを連結した抗体／ペプチド／核酸がヒト細胞の細胞質に効率よく送達されるという本研究の成果は、将来的に、細胞内の疾患標的に作用する新しい抗体医薬の開発や、ペプチドや核酸からなる中分子医薬の効率的なデリバリーに応用することが期待できる。これにより、我が国のバイオ創薬技術の基盤強化、ひいては国民の医療・福祉の向上に大きく貢献することが期待できる。

研究成果

• [雑誌論文] Microfluidic screening system based on boron-doped diamond electrodes and dielectrophoretic sorting for directed evolution of NAD(P)-dependent oxidoreductases. (2020)
  • 著者名/発表者名: Goto, H., Kanai, Y., Yotsui, A., Shimokihara, S., Shitara, S., Oyobiki, R., Fujiwara, K., Watanabe, T., Einaga, Y., Matsumoto, Y., Miki, N., Doi, N.
  • 雑誌名: Lab Chip 巻: 20 号: 4 ページ: 852-861
  • DOI: 10.1039/c9lc01263j
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regulation of spatiotemporal patterning in artificial cells by a defined protein expression system (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshida Aoi、Kohyama Shunshi、Fujiwara Kei、Nishikawa Saki、Doi Nobuhide
  • 雑誌名: Chemical Science 巻: 10 号: 48 ページ: 11064-11072
  • DOI: 10.1039/c9sc02441g
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cell-sized confinement controls generation and stability of a protein wave for spatiotemporal regulation in cells (2019)
  • 著者名/発表者名: Kohyama Shunshi、Yoshinaga Natsuhiko、Yanagisawa Miho、Fujiwara Kei、Doi Nobuhide
  • 雑誌名: eLife 巻: 8
  • DOI: 10.7554/elife.44591
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A dual system using compartmentalized partnered replication for selection of arsenic-responsive transcriptional regulator. (2018)
  • 著者名/発表者名: Aye, S.L., Fujiwara, K., Doi, N.
  • 雑誌名: J. Biochem. 巻: 164 号: 5 ページ: 341-348
  • DOI: 10.1093/jb/mvy055
  • NAID: 40021724808
  • 査読あり
• [雑誌論文] Engineering of DNA polymerase I from Thermus thermophilus using compartmentalized self-replication. (2018)
  • 著者名/発表者名: Aye, S.L., Fujiwara, K., Ueki, A., Doi, N.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 巻: 499 号: 2 ページ: 170-176
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2018.03.098
  • 査読あり
• [雑誌論文] Artificial Cell Fermentation as a Platform for Highly Efficient Cascade Conversion (2017)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara Kei、Adachi Takuma、Doi Nobuhide
  • 雑誌名: ACS Syntheitc Biology 巻: 7 号: 2 ページ: 363-370
  • DOI: 10.1021/acssynbio.7b00365
  • 査読あり
• [雑誌論文] Human-derived fusogenic peptides for the intracellular delivery of proteins. (2017)
  • 著者名/発表者名: Sudo, K., Niikura, K., Iwaki, K., Kohyama, S., Fujiwara, K., Doi, N.
  • 雑誌名: J. Control. Release 巻: 255 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1016/j.jconrel.2017.03.398
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ヒト由来膜融合ペプチドによるバイオ医薬のDDS. (2017)
  • 著者名/発表者名: 土居信英
  • 雑誌名: 細胞 巻: 49 ページ: 602-605
• [学会発表] Application of a human-derived fusogenic peptide to intracellular delivery of therapeutic peptides. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi, M., Iwaki, K., Fujiwara, K., Doi, N.
  • 学会等名: The Cold Spring Harbor Asia conference on Chemical Biology and Drug Discovery
  • 国際学会
• [学会発表] ペプチド医薬の細胞質送達に向けたヒト由来膜透過促進ペプチドの応用 (2019)
  • 著者名/発表者名: 菊地萌希，岩城洸汰，藤原慶，土居信英
  • 学会等名: 第35回日本DDS学会学術集会
• [学会発表] ヒト・シンシチン１由来膜透過促進ペプチドのアラニンスキャニング変異解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 鈴木麻友子，岩城洸汰，須藤慧，藤原慶，土居信英
  • 学会等名: 第35回日本DDS学会学術集会
• [学会発表] LDL受容体を標的とする細胞選択的なタンパク質のデリバリーのためのヒト由来膜透過促進ペプチドの最適化 (2019)
  • 著者名/発表者名: 前村帆南，岩城洸汰，藤原慶，土居信英
  • 学会等名: 第35回日本DDS学会学術集会
• [学会発表] ヒト由来膜透過促進ペプチドS19を利用したsiRNAデリバリー (2019)
  • 著者名/発表者名: 中村桃子，藤原慶，土居信英
  • 学会等名: 第35回日本DDS学会学術集会
• [学会発表] ヒト由来膜透過促進ペプチドを利用したDDSの可能性 (2019)
  • 著者名/発表者名: 土居信英
  • 学会等名: 第21回ヒューマンサイエンス総合研究ワークショップ
  • 招待講演
• [学会発表] ヒト由来膜融合ペプチドと積み荷タンパク質の連結様式がその細胞質送達活性に与える影響 (2018)
  • 著者名/発表者名: 岩城洸汰，菊地萌希，須藤慧，藤原慶，土居信英
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] タンパク質の細胞質送達を促進するヒト由来ペプチドの発見とDDSへの応用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 土居信英
  • 学会等名: LIP横浜オープンイノベーションカンファレンスIII
  • 招待講演
• [学会発表] ヒト由来膜透過促進ペプチドによるバイオ医薬の効率的な細胞質送達の可能性評価 (2018)
  • 著者名/発表者名: 菊地萌希，岩城洸汰，漆島穣一，須藤慧，藤原慶，土居信英
  • 学会等名: 第34回日本DDS学会学術集会
• [学会発表] ヒトSyncytin1由来膜融合ペプチドによるタンパク質の細胞質送達機構の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岩城洸汰，須藤慧，光山隼史，藤原慶，土居信英
  • 学会等名: 第33回日本DDS学会学術集会
• [学会発表] mRNAディスプレイ法によるヒト抗GPCR単一ドメイン抗体の試験管内選択 (2017)
  • 著者名/発表者名: 漆島穣一，海野佑樹，須藤慧，藤原慶，土居信英
  • 学会等名: 第33回日本DDS学会学術集会
• [図書] ドラッグデリバリーシステム - バイオ医薬品創成に向けた組織、細胞内、核内送達技術の開発- (2018)
  • 著者名/発表者名: 土居信英
  • 総ページ数: 280
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] 医療・診断をささえるペプチド科学 - 再生医療・DDS・診断への応用 - (2017)
  • 著者名/発表者名: 土居信英
  • 総ページ数: 7
  • 出版者: シーエムシー出版
  • ISBN: 9784781312675
• [備考] プレスリリース：タンパク質の細胞質送達を促進するヒト由来ペプチドを発見
  • URL: https://www.keio.ac.jp/ja/press-releases/2017/4/6/28-20259/index.html