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環境応答型の分子分布を持つ水圏機能ペプチド材料の創製

公募研究

研究領域水圏機能材料:環境に調和・応答するマテリアル構築学の創成
研究課題/領域番号 20H05229
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関九州大学

研究代表者

若林 里衣  九州大学, 工学研究院, 助教 (60595148)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2020年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード両親媒性ペプチド / 超分子ファイバー / 分布制御 / 水圏機能 / 細胞接着 / ペプチド / 自己組織化 / 環境応答材料
研究開始時の研究の概要

本研究は、複数種類の両親媒性ペプチド (PA) からなる多機能化材料において、環境に応答して分子分布をスイッチ可能な水圏機能ペプチド材料の創製を目指している。基盤となるPA分子には、互いに独立して組織化、すなわち自己選別的な集合体を形成するPAペアを用いる。これに対し、双方のPA分子に親和性のあるドーパント分子を導入することで、PAペア間の相溶性を変化させ分子分布を調整する。さらにドーパント分子に環境応答性を付与し、環境に応じた分子分布の変調を達成する。PAに細胞接着性配列を導入し、PAの分子分布に起因した細胞接着性の変調が達成可能かを検証する。

研究実績の概要

両親媒性ペプチド (PA) が水中で自己組織化し形成する材料は、ペプチドの持つ多様な生理活性に加え、環境応答性や構造に由来した機能を発現する。本研究は、複数種類のPAを混在させた際に、各分子の分布が適切に制御された多機能超分子ファイバーを形成すること、さらに環境に応答してその分布をスイッチさせ、分子分布に応じた機能を得ることを目的とした。前年度は、互いに非相溶性を示すアルキル基とフルオロアルキル基を疎水部に持つPAを用いて、疎水部のサイズや超分子ファイバー形成時の温度条件に応じて、両者が独立に組織化したself-sortedなファイバーと両者が混合した共集合ファイバーを作り分けることができることを顕微鏡観察により示した。最終年度である2021年度は、この挙動の詳細評価とメカニズム解明を目指し、まず蛍光修飾PAを用いて、蛍光共鳴エネルギー移動を利用することで、分子レベルでPA同士の混合状態が異なることを明らかとした。また、粗視化シミュレーションにより疎水部の異なるPA同士の混合挙動の違いを再現し、アルキル基とフルオロアルキル基間の非相溶性と疎水性相互作用とのバランスが変化することで、PA同士の混合状態が変わることが示された。この結果は、領域内の班間連携論文として国際紙に発表した。また、細胞接着性因子を含有するPAをファイバーに導入し、その上で繊維芽細胞を培養したところ、PA同士の混合状態に応じてファイバーへの接着細胞数や細胞形状が異なることが示され、分子分布の違いが細胞接着性という機能に影響を与えることが示唆された。これらの成果を12件の国内・国際学会で発表 (内2件は依頼講演) した。
以上、本研究を通して、PAの分子デザインおよび材料調製条件により、多成分からなる超分子ファイバー中の分子分布の制御に成功し、そのメカニズム解明と分子分布に応じた機能発現を示すことができた。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 1件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Hydrophobic immiscibility controls self-sorting or co-assembly of peptide amphiphiles2022

    • 著者名/発表者名
      Wakabayashi Rie、Imatani Rino、Katsuya Mutsuhiro、Higuchi Yuji、Noguchi Hiroshi、Kamiya Noriho、Goto Masahiro
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 58 号: 4 ページ: 585-588

    • DOI

      10.1039/d1cc05560g

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 両親媒性ペプチドを用いた機能性分子集合体の構築2022

    • 著者名/発表者名
      若林里衣
    • 学会等名
      化学工学会第87年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 液液相分離環境下の超分子構造体の濃縮とタンパク質機能への影響2022

    • 著者名/発表者名
      大林洋貴、若林里衣、後藤雅宏、神谷典穂
    • 学会等名
      日本化学会 第102春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 抗原修飾自己組織化ペプチドを用いた免疫細胞の活性制御2022

    • 著者名/発表者名
      山口恭平、若林里衣、神谷典穂、後藤雅宏
    • 学会等名
      第24回化学工学会学生発表会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ペプチドファイバーへのタンパク質修飾とワクチン応用2021

    • 著者名/発表者名
      若林里衣、Syahid Fathullah Ghazian Dzaky、樋口亜也斗、後藤雅宏、神谷典穂
    • 学会等名
      第15回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質の事後修飾が可能な自己組織化ペプチドファイバーの創製とワクチンへの展開2021

    • 著者名/発表者名
      若林里衣、Syahid Fathullah Ghazian Dzaky、樋口亜也斗、後藤雅宏、神谷典穂
    • 学会等名
      化学工学会第52回秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Bottom-up construction of cooperative interactions for a good ensemble2021

    • 著者名/発表者名
      Rie Wakabayashi
    • 学会等名
      第11回 CSJ化学フェスタ2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞内デリバリーにおける形状依存性評価を志向したペプチド-蛍光小分子共集合体の開発2021

    • 著者名/発表者名
      大林洋貴、若林里衣、神谷典穂、後藤雅宏
    • 学会等名
      第37回日本DDS学会学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 液-液相分離環境下の超分子構造体の相選択性と酵素反応制御2021

    • 著者名/発表者名
      大林洋貴、若林里衣、後藤雅宏、神谷典穂
    • 学会等名
      第15回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Controlled co-assembly system for evaluating the effect of biomaterials shape on the cellular internalization2021

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Obayashi, Rie Wakabayashi, Noriho Kamiya, Masahiro Goto
    • 学会等名
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ペプチド共集合体システムによるナノ構造体と細胞作用2021

    • 著者名/発表者名
      中村光児、大林洋貴、若林里衣、神谷典穂、後藤雅宏
    • 学会等名
      生体機能関連化学部会若手の会 第32回サマースクール
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ペプチド共集合体システムによるナノ構造体の形状制御と細胞作用2021

    • 著者名/発表者名
      中村光児、大林洋貴、若林里衣、神谷典穂、後藤雅宏
    • 学会等名
      第58回化学関連支部合同九州大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ペプチド共集合体システムによるナノ構造体の創製と細胞との相互作用2021

    • 著者名/発表者名
      中村光児、大林洋貴、若林里衣、神谷典穂、後藤雅宏
    • 学会等名
      第31回九州地区若手ケミカルエンジニア討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 自己組織化ペプチドの共集合制御と細胞接着性2021

    • 著者名/発表者名
      若林里衣、今谷梨乃、神谷典穂、後藤雅宏
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ペプチド共集合体システムによるナノ構造体の形状制御と細胞内デリバリー2021

    • 著者名/発表者名
      中村 光児、大林 洋貴、若林 里衣、神谷 典穂、後藤 雅宏
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ペプチド-小分子共集合体の構造制御と形状依存的な細胞内デリバリー2021

    • 著者名/発表者名
      大林洋貴、中村光児、若林里衣、神谷典穂、後藤雅宏
    • 学会等名
      化学工学会第86回年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 疎水性置換基の種類で変わる両親媒性ペプチドの集合挙動2020

    • 著者名/発表者名
      今谷 梨乃、若林 里衣、神谷 典穂、後藤 雅宏
    • 学会等名
      第14回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 相補的相互作用を用いた共集合体の形態制御と細胞内デリバリー2020

    • 著者名/発表者名
      若林里衣、大林洋貴、神谷典穂、後藤雅宏
    • 学会等名
      第14回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ペプチド-蛍光プローブ共集合体を用いた細胞内取り込みにおける形状依存性の評価2020

    • 著者名/発表者名
      大林洋貴、若林里衣、神谷典穂、後藤雅宏
    • 学会等名
      第14回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 環境応答型の水圏機能ペプチド材料の創製2020

    • 著者名/発表者名
      若林里衣
    • 学会等名
      第10回CSJ化学フェスタ2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ペプチド・タンパク質の組織化によるバイオ機能材料の創製2020

    • 著者名/発表者名
      若林里衣
    • 学会等名
      第3回FBC特別シンポジウム2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ペプチド-蛍光プローブ共集合体を用いた細胞内移行における形状依存性評価2020

    • 著者名/発表者名
      大林洋貴、若林里衣、神谷典穂、後藤雅宏
    • 学会等名
      第二回水圏若手スクール
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2022-12-28  

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