分子ネックレス構造による人工膵臓分子マシン

• 研究課題/領域番号: 25860027
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 物理系薬学
• 研究機関: 城西大学
• 研究代表者: 江川 祐哉 城西大学, 薬学部, 准教授 (90400267)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2015年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2013年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
• キーワード: シクロデキストリン / ボロン酸 / 糖応答性 / インスリン / 超分子 / シュードポリロタキサン / ポリシュードロタキサン / 刺激応答性 / フェニルボロン酸 / 人工膵臓 / グルコース / 分子ネックレス

研究成果の概要

鎖状高分子が多数の環状分子を貫いた構造は分子ネックレスとよばれる。この分子ネックレス構造の環状分子に対し，糖センサー分子のフェニルボロン酸（PBA）を導入することで，糖により崩壊する分子マシンになることを既に報告している。本研究では，新たにニトロフェニルボロン酸（NPBA）を用いた検討を行った。NPBAを用いた場合，グルコースに対する応答が改善した。これはNPBAの糖への高い親和性に加え，分子ネックレス中でのNPBAの3次元的配置によるものと考えられた。鎖状高分子の先にインスリンを導入して分子ネックレスを調製し，糖に応答しインスリンを放出する，人工膵臓としても機能することを確認した。

研究成果

• [雑誌論文] Pseudopolyrotaxane composed of phenylboronic acid-modified polyethylene glycol and γ-cyclodextrin (2015)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Sek, Misato Namiki, Yuya Egawa, Ryotaro Miki, KazuhikoJuni, Toshinobu Seki
  • 雑誌名: Materials 巻: 8 号: 3 ページ: 1341-1349
  • DOI: 10.3390/ma8031341
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Sugar-responsive pseudopolyrotaxanes and their application in sugar-induced release of PEGylated insulin (2015)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Seki, Keigo Abe, Kiminobu Nakamura, Yuya Egawa, Ryotaro Miki, Kazuhiko Juni,Toshinobu Seki
  • 雑誌名: Journal of Inclusion Phenomena and Macrocyclic Chemistry 巻: 00 号: 3-4 ページ: 00-00
  • DOI: 10.1007/s10847-015-0504-0
  • NAID: 120005624873
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Preparation of Polypseudorotaxanes Composed of Cyclodextrin and Polymers in Microspheres (2014)
  • 著者名/発表者名: Katsunori Shinohara, Miki Yamashita,Wataru Uchida, Chie Okabe, Shinji Oshima, Masahiro Sugino, Yuya Egawa, Ryotaro Miki, Osamu Hosoya, Takashi Fujihara Yoshihiro Ishimaru, Tohru Kishino, Toshinobu Seki, Kazuhiko Juni
  • 雑誌名: ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＆ ＰＨＡＲＭＡＣＥＵＴＩＣＡＬ ＢＵＬＬＥＴＩＮ 巻: 62 号: 10 ページ: 962-966
  • DOI: 10.1248/cpb.c14-00313
  • NAID: 130004693773
  • ISSN: 0009-2363, 1347-5223
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 糖応答性インスリンリリースシステムを指向した超分子ナノマシン (2013)
  • 著者名/発表者名: 江川祐哉，関俊暢
  • 雑誌名: 薬学雑誌 巻: 133 号: 12 ページ: 1287-1295
  • DOI: 10.1248/yakushi.13-00222-4
  • NAID: 130003382280
  • ISSN: 0031-6903, 1347-5231
  • 年月日: 2013-12-01
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sugar-Sensitive Supramolecular Structures Based on Phenylboronic Acid-Modified Cyclodextrins (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Nakamura, T. Seki, Y. Egawa, R. Miki, Y. Oda, T. Yamanoi, T. Seki
  • 雑誌名: ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＆ ＰＨＡＲＭＡＣＥＵＴＩＣＡＬ ＢＵＬＬＥＴＩＮ 巻: 61 号: 11 ページ: 1188-1191
  • DOI: 10.1248/cpb.c13-00542
  • NAID: 130003360911
  • ISSN: 0009-2363, 1347-5223
  • 査読あり
• [学会発表] 架橋点にロタキサン構造を持ち糖に繰り返し応答するゲルの調製 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小島 裕、武井 千弥、関 智宏、江川 祐哉、三木 涼太郎、関 俊暢
  • 学会等名: 日本薬学会第136年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2016-03-27
• [学会発表] Complexation of phenylboronic acid-modified polyethylene glycol with native γ-cyclodextrin for sugar-responsive molecular necklace (2015)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Seki, Misato Namiki, Yuya Egawa, Ryotaro Miki, Kazuhiko Juni, Toshinobu Seki
  • 学会等名: Joint Conference of the 8th Asian Cyclodextrin Conference and the 32nd Cyclodextrin Symposium
  • 発表場所: Kumamoto, Japan
  • 年月日: 2015-05-14
  • 国際学会
• [学会発表] Preparation of a sugar-responsive polypseudorotaxane having a directly sugar-binding sensor (2015)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Seki, Keigo Abe, Yuya Egawa, Ryotaro Miki, Kazuhiko Juni, Toshinobu Seki
  • 学会等名: Joint Conference of the 8th Asian Cyclodextrin Conference and the 32nd Cyclodextrin Symposium
  • 発表場所: Kumamoto, Japan
  • 年月日: 2015-05-14
  • 国際学会
• [学会発表] Preparation of a sugar-responsive gel using rotaxane structures as cross-linkers (2015)
  • 著者名/発表者名: Yu Kojima, Yuya Egawa, Ryotaro Miki, Toshinobu Seki
  • 学会等名: Joint Conference of the 8th Asian Cyclodextrin Conference and the 32nd Cyclodextrin Symposium
  • 発表場所: Kumamoto, Japan
  • 年月日: 2015-05-14
  • 国際学会
• [学会発表] 糖センサー修飾ポリエチレングリコールを用いて調製した分子ネックレスの糖応答性のメカニズムの調査 (2015)
  • 著者名/発表者名: 並木 美仁、関 智宏、江川 祐哉、三木 涼太郎、関 俊暢
  • 学会等名: 日本薬学会第135年会
  • 発表場所: 神戸薬科大他 神戸市
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-28
• [学会発表] シクロデキストリンおよび高分子鎖への糖センサー二重修飾分子ネックレスの調製とその糖応答性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 関 智宏、並木 美仁、江川 祐哉、三木 涼太郎、関 俊暢
  • 学会等名: 日本薬学会第135年会
  • 発表場所: 神戸薬科大他 神戸市
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-28
• [学会発表] 糖センサー分子修飾によるインスリンの糖応答性血中移行制御の試み (2014)
  • 著者名/発表者名: 関智宏、鈴木健太、井上知子、並木美仁、江川祐哉、三木涼太郎、関俊暢
  • 学会等名: 第20回創剤フォーラム若手研究会
  • 発表場所: 東京薬科大 八王子市
  • 年月日: 2014-11-29
• [学会発表] 糖センサー修飾ポリエチレングリコール鎖を軸成分に用いたシクロデキストリン分子ネックレスの調製 (2014)
  • 著者名/発表者名: 並木美仁、関 智宏、江川祐哉、三木涼太郎、関 俊暢
  • 学会等名: 第58回日本薬学会関東支部大会
  • 発表場所: 昭和薬科大 町田市
  • 年月日: 2014-10-08
• [学会発表] 糖化学センサー修飾ポリシュードロタキサンのインスリンデリバリーへの応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 江川祐哉、関智宏、阿部圭吾、三木涼太郎、関俊暢
  • 学会等名: 第31回シクロデキストリンジンポジウム
  • 発表場所: 島根県民会館 松江市
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-12
• [学会発表] 糖と直接結合可能なセンサー修飾基を有する糖応答PEG鎖放出ポリシュードロタキサン (2014)
  • 著者名/発表者名: 関智宏、阿部圭吾、江川祐哉、三木涼太郎、関俊暢
  • 学会等名: 第31回シクロデキストリンジンポジウム
  • 発表場所: 島根県民会館 松江市
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-12
• [学会発表] 糖センサー化学修飾分子ネックレスからのPEG鎖放出の糖応答性改善の試み (2014)
  • 著者名/発表者名: 関 智宏 、江川 祐哉 、三木 涼太郎 、関 俊暢
  • 学会等名: 日本薬剤学会第29年会
  • 発表場所: 大宮ソニックシティビル さいたま市
  • 年月日: 2014-05-20 – 2014-05-22
• [学会発表] 糖応答性ポリシュードロタキサンの崩壊特性への鎖長の影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 阿部 圭吾 、関智宏 、小林 由希 、江川 祐哉 、三木 涼太郎、関 俊暢
  • 学会等名: 日本薬剤学会第29年会
  • 発表場所: 大宮ソニックシティビル さいたま市
  • 年月日: 2014-05-20 – 2014-05-22
• [学会発表] フェニルボロン酸修飾シクロデキストリンと末端修飾ポリエチレングリコールによるポリシュードロタキサンの形成過程の調査 (2014)
  • 著者名/発表者名: 阿部 圭吾、関 智宏、江川 祐哉、三木 涼太郎、関 俊暢
  • 学会等名: 日本薬学会第134年会
  • 発表場所: 熊本大学他（熊本市）
• [学会発表] 修飾シクロデキストリンを用いた糖応答性超分子複合体の調製とインスリン放出制御への応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 阿部 圭吾，関 智宏，江川 祐哉，三木 涼太郎，関 俊暢
  • 学会等名: 第57回日本薬学会関東支部会
  • 発表場所: 帝京大学（板橋区）
• [学会発表] フェニルボロン酸修飾 γ-シクロデキストリンを用いた一本鎖ポリシュードロタキサンの調製と糖濃度に応じた PEG 鎖リリース挙動 (2013)
  • 著者名/発表者名: 関 智宏 、江川 祐哉 、三木 涼太郎 、関 俊暢
  • 学会等名: 第30回シクロデキストリンシンポジウム
  • 発表場所: くまもと県民交流館パレア（熊本市）
• [備考] 城西大学薬品物理化学講座
  • URL: http://www.josai.ac.jp/~butuyaku/
• [備考] 城西大学薬学部薬品物理化学講座ホームページ
  • URL: http://www.josai.ac.jp/~butuyaku/achievement.html
• [備考] 城西大学薬学部薬品物理化学講座研究内容
  • URL: http://www.josai.ac.jp/~butuyaku/research.html