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2014 年度 実績報告書

細胞内応答駆動型超分子によるバイオ分子間反応解析

計画研究

研究領域ナノメディシン分子科学
研究課題/領域番号 23107004
研究機関東京医科歯科大学

研究代表者

由井 伸彦  東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 教授 (70182665)

研究分担者 金野 智浩  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80371706)
徐 知勲  東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 助教 (20611544)
田村 篤志  東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 助教 (80631150)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2016-03-31
キーワード超分子 / ポリロタキサン / シクロデキストリン / siRNA / 酵素 / ライソゾーム病 / オートファジー
研究実績の概要

本研究課題では、環状分子の空洞部に線状高分子が貫通したインターロック構造の超分子ポリロタキサン(PRX)を基盤材料として、細胞内反応の解析、および治療技術への応用を目的としている。前年度までの研究で、細胞内環境で超分子骨格が分解する細胞内分解性PRXを設計し、核酸
タンパク質の細胞内導入キャリアとしての機能評価を進め、PRX骨格の有用性を明らかとしてきた。一方、細胞内分解性PRXが細胞内で分解し、多数の環状分子(シクロデキストリン)を放出する現象に着目し、これを利用したライソゾーム病治療について検討を進めてきた。先天的な遺伝子変異によりリソソームにコレステロールが慢性的に蓄積するニーマンピック病C型に対し、PRXはリソソーム内のコレステロール異常蓄積を改善することを明らかとした。
ニーマンピック病C型を含むライソゾーム病ではリソソーム機能の異常により、細胞のタンパク質分解機能であるオートファジーが正常に機能していないことが明らかとされている。特にニーマンピック病C型では定常状態でオートファゴソームの蓄積が認められる。このようなニーマンピック病C型におけるオートファジー機能異常に対し、細胞内分解性PRXを作用させることでオートリソソームの形成を促進し、オートファジー機能を正常細胞と同程度まで改善することを明らかとした。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本申請課題の最終的な目標はポリロタキサンの治療技術への応用である。オートファジーの機能異常は多くの神経変性疾患で認められており病態の主因と考えられている。ポリロタキサンによるオートファジー機能の改善を利用することで、様々な疾患治療へと展開できる可能性が期待される。また、前年度まで検討を進めてきたPRXによる核酸、タンパク質デリバリーについては、超分子構造の有用性を明らかとするとともに、一部の実験系についてはin vivoでの実験を開始することができた。よって、当初の計画通りに研究が進展していると考えられる。

今後の研究の推進方策

今後の研究計画として、ポリロタキサンによるオートファジー機能の改善について作用メカニズムを明らかにするとともに、他の疾患に対する効果を明らかとする。また、前年度までin vitroの実験系でPRXによる核酸、タンパク質デリバリーを検討し、超分子構造の効果を明らかとしてきたが、最終年度は疾患モデル動物に対するin vivoでの有用性、治療効果についても検討する計画である。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 謝辞記載あり 7件) 学会発表 (9件) (うち招待講演 2件) 図書 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] β-Cyclodextrin-threaded biocleavable polyrotaxanes ameliorate impaired autophagic flux in Niemann-Pick type C disease2015

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Tamura, Nobuhiko Yui
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry

      巻: 290 ページ: 9442-9454

    • DOI

      10.1074/jbc.M115.636803

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Increasing the repeating units of ethylene glycol-based dimethacrylates directed towards reduced oxidative stress and co-stimulatory factors expression in human monocytic cells2015

    • 著者名/発表者名
      A. Tamura, I. Fukumoto, N. Yui, M. Matsumura, H. Miura
    • 雑誌名

      Journal of Biomedical Materials Research Part A

      巻: 103 ページ: 1060-1066

    • DOI

      10.1002/jbm.a.35251

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Supramolecular flower micelle formation of polyrotaxane-containing triblock copolymers prepared from macro-chain transfer agent bearing molecular hooks2014

    • 著者名/発表者名
      A. Tamura, H. Tanaka, N. Yui.
    • 雑誌名

      Polymer Chemistry

      巻: 5 ページ: 4511-4520

    • DOI

      10.1039/C4PY00379A

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Threaded macromolecules as a versatile platform for biomaterials2014

    • 著者名/発表者名
      A. Tamura, N. Yui
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 50 ページ: 13433-13446

    • DOI

      10.1039/C4CC03709J

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Cell membrane-permeable and cytocompatible phospholipid polymer nanoprobes conjugated with molecular beacons2014

    • 著者名/発表者名
      X. Lin, T. Konno, K. Ishihara
    • 雑誌名

      Biomacromolecules

      巻: 15 ページ: 150-157

    • DOI

      10.1021/bm401430k

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Quantitating distance-dependent, indirect cell-cell interactions with a multilayered phospholipid polymer hydrogel2014

    • 著者名/発表者名
      B. Gao, T. Konno, K. Ishihara
    • 雑誌名

      Biomaterials

      巻: 35 ページ: 2181-2187

    • DOI

      10.1016/j.biomaterials.2013.11.060

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Multilayered phospholipid polymer hydrogels for releasing cell growth factors2014

    • 著者名/発表者名
      J. Choi, T. Konno, K. Ishihara
    • 雑誌名

      Biomaterials and Biomedical Engineering

      巻: 1 ページ: 1-12

    • DOI

      10.12989/bme.2014.1.1.001

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Biocleavable cyclodextrin-based polyrotaxanes for the therapy of lysosomal storage disorders2014

    • 著者名/発表者名
      A. Tamura, N. Yui
    • 学会等名
      The 10th SPSJ International Polymer Conference (IPC 2014)
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2014-12-02 – 2014-12-05
  • [学会発表] 細胞内分解性ポリロタキサンによるライソゾーム病由来細胞のオートファジー機能正常化2014

    • 著者名/発表者名
      田村篤志, 由井伸彦
    • 学会等名
      第36回日本バイオマテリアル学会大会
    • 発表場所
      タワーホール船堀 (東京都江戸川区)
    • 年月日
      2014-11-17 – 2014-11-18
  • [学会発表] ポリロタキサンの超分子構造が酵素静電複合体の物理化学的性質と酵素活性に与える影響2014

    • 著者名/発表者名
      池田剛, 田村篤志, 由井伸彦
    • 学会等名
      第36回日本バイオマテリアル学会大会
    • 発表場所
      タワーホール船堀 (東京都江戸川区)
    • 年月日
      2014-11-17 – 2014-11-18
  • [学会発表] ポリロタキサンの動的骨格を活かした細胞機能の調節-新たな治療法を目指してー2014

    • 著者名/発表者名
      由井伸彦
    • 学会等名
      第15回リング・チューブ超分子研究会シンポジウム
    • 発表場所
      東京工業大学大岡山キャンパス (東京都目黒区)
    • 年月日
      2014-10-27 – 2014-10-28
  • [学会発表] 細胞内分解性超分子を基盤とした難治性代謝疾患治療2014

    • 著者名/発表者名
      田村篤志, 由井伸彦
    • 学会等名
      第63回高分子討論会
    • 発表場所
      長崎大学文教キャンパス (長崎県長崎市)
    • 年月日
      2014-09-24 – 2014-09-26
  • [学会発表] 化学組成の異なる分解性ポリロタキサンの調整とニーマンピック病C型細胞からのコレステロール除去作業の評価2014

    • 著者名/発表者名
      田村篤志, 由井伸彦
    • 学会等名
      第31回 シクロデキストリンシンポジウム
    • 発表場所
      島根県民会館 (島根県松江市)
    • 年月日
      2014-09-11 – 2014-09-12
  • [学会発表] Designing cytocleavable polyrotaxanes as a vehicle for molecular logistics of biomacromolecular delivery into target cells2014

    • 著者名/発表者名
      N. Yui
    • 学会等名
      The 6th Forum on New Materials
    • 発表場所
      Palazzo dei Congressi (Italy)
    • 年月日
      2014-06-15 – 2014-06-19
    • 招待講演
  • [学会発表] Significance of supramolecular frames of CD- based polyrotaxanes as biomaterials: extracellular and intracellular approaches2014

    • 著者名/発表者名
      N. Yui
    • 学会等名
      17th International Cyclodextrin Symposium
    • 発表場所
      Saarland University (Germany)
    • 年月日
      2014-05-29 – 2014-05-31
    • 招待講演
  • [学会発表] Lysosomal CD release from biocleavable polyrotaxanes directed toward ameliorating lysosomal storage disorders2014

    • 著者名/発表者名
      A. Tamura, N. Yui
    • 学会等名
      17th International Cyclodextrin Symposium
    • 発表場所
      Saarland University (Germany)
    • 年月日
      2014-05-29 – 2014-05-31
  • [図書] ゲルテクノロジーハンドブック2014

    • 著者名/発表者名
      金野智浩
    • 総ページ数
      789-792
    • 出版者
      株式会社エヌ・ティー・エス
  • [図書] Intracellular Delivery II2014

    • 著者名/発表者名
      T. Konno
    • 総ページ数
      255-264
    • 出版者
      Springer
  • [産業財産権] 骨形成因子安定保持剤、骨形成因子活性化剤、骨形成因子の安定保持方法、及び骨形成因子の活性化方法2014

    • 発明者名
      寺内正彦、池田 剛、田村篤志、山口 聰、原田 清、由井伸彦
    • 権利者名
      寺内正彦、池田 剛、田村篤志、山口 聰、原田 清、由井伸彦
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2014-224265
    • 出願年月日
      2014-11-04

URL: 

公開日: 2016-06-01  

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