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2019 年度 実績報告書

高分子ナノ複合体による革新的生体分子機能操作

研究課題

研究課題/領域番号 15H01807
研究機関東京工業大学

研究代表者

丸山 厚  東京工業大学, 生命理工学院, 教授 (40190566)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2020-03-31
キーワード核酸酵素 / 核酸センシング / くし型共重合体 / 脂質膜 / 脂質シート / 刺激応答性
研究実績の概要

1)核酸酵素の活性化とバイオセンシング法への展開:核酸酵素(DNAzyme)は、酵素活性を発現する核酸配列である。タリボヌクレアーゼ活性を有する DNAzyme に関する研究が精力的に進められ、メッセンジャーRNAの不活性化による遺伝子発現制御、金属イオンや核酸配列のバイオセンシングなどへの応用が検討されている。本年は、アロステリック型のDNAzymeであるMNAzymeに対するカチオン性くし型高分子の効果についてさらに系統的に調べ、MNAzymeのマイクロRNAセンシングへの可能性を検討した。その結果、MNAzymeの基質結合アーム長、標的結合アームへの人工核酸の導入およびカチオン性共重合体の効果を、共同的に活かし、MNAzyme活性を1000倍以上向上できることを明らかにした。さらに、共重合体は、RNA検出の際課題となるRNA分解酵素から標的RNAの分解を保護する効果も見いだされた。
2)脂質膜の機能制御と脂質膜ナノマシンの構築
くし型共重合体によるペプチド機能の構造・機能制御に関する研究の過程で、これらの複合体を脂質二分子膜ベシクル(リポソーム)に作用させると、ベシクル状態からシート状態へと転移させられることを偶然発見した。ペプチド・共重合体会合体は、水・疎水鎖界面を安定化することで、シート構造への転移を促したものと考えられる。そこで、pHや酵素などの生体内シグナルに応答し、自律的に脂質膜構造を変換する脂質ナノマシンの創出を目指した。そのために、くし型共重合体に刺激感受性を付与し、それによる共重合体の性状変化を脂質構造へと連携させる手法を開発した。ガンやエンドソームpH応答し、ベシクル・シート転換するシステムを、αーアミノ酸で共重合体を修飾することで実現した。また、感温性高分子を導入することで、生理的温度付近で構造変化する脂質デバイスも実現した。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (10件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 3件) 図書 (1件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] Changchun Institute of Applied Chemistry(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      Changchun Institute of Applied Chemistry
  • [雑誌論文] Kinetics of Photo?Induced Reactions at the Single?Molecule Level: The KACB Method2020

    • 著者名/発表者名
      Kawai Kiyohiko、Maruyama Atsushi
    • 雑誌名

      Chemistry ? A European Journal

      巻: ー ページ: ー

    • DOI

      10.1002/chem.202000439

  • [雑誌論文] 高分子複合体形成に基づくペプチドの活性化と脂質二重膜の2 次元/3 次元構造の操作2020

    • 著者名/発表者名
      増田造、坂本和歌子、嶋田直彦、丸山厚
    • 雑誌名

      機能材料

      巻: ー ページ: ー

  • [雑誌論文] Cationic copolymer-chaperoned short-armed 10?23 DNAzymes2019

    • 著者名/発表者名
      Hanpanich Orakan、Miyaguchi Hitonari、Huang He、Shimada Naohiko、Maruyama Atsushi
    • 雑誌名

      Nucleosides, Nucleotides and Nucleic Acids

      巻: ー ページ: 1~14

    • DOI

      10.1080/15257770.2019.1675168

  • [雑誌論文] Cationic copolymer-chaperoned DNAzyme sensor for microRNA detection2019

    • 著者名/発表者名
      Hanpanich Orakan、Oyanagi Tomoya、Shimada Naohiko、Maruyama Atsushi
    • 雑誌名

      Biomaterials

      巻: 225 ページ: 119535~119535

    • DOI

      10.1016/j.biomaterials.2019.119535

  • [雑誌論文] Cationic Copolymer‐Chaperoned 2D?3D Reversible Conversion of Lipid Membranes2019

    • 著者名/発表者名
      Shimada Naohiko、Kinoshita Hirotaka、Umegae Takuma、Azumai Satomi、Kume Nozomi、Ochiai Takuro、Takenaka Tomoka、Sakamoto Wakako、Yamada Takayoshi、Furuta Tadaomi、Masuda Tsukuru、Sakurai Minoru、Higuchi Hideo、Maruyama Atsushi
    • 雑誌名

      Advanced Materials

      巻: 31 ページ: 1904032~1904032

    • DOI

      10.1002/adma.201904032

  • [雑誌論文] Synthesis and Properties of Upper Critical Solution Temperature Responsive Nanogels2019

    • 著者名/発表者名
      Ohshio Maho、Ishihara Kazuhiko、Maruyama Atsushi、Shimada Naohiko、Yusa Shin-ichi
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 35 ページ: 7261~7267

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.9b00849

  • [雑誌論文] Liposome-Surface-Initiated ARGET ATRP: Surface Softness Generated by “Grafting from” Polymerization2019

    • 著者名/発表者名
      Masuda Tsukuru、Shimada Naohiko、Maruyama Atsushi
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 35 ページ: 5581~5586

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.9b00450

  • [雑誌論文] Cationic Copolymers Act As Chaperones of a Membrane-Active Peptide: Influence on Membrane Selectivity2019

    • 著者名/発表者名
      Sakamoto Wakako、Masuda Tsukuru、Ochiai Takuro、Shimada Naohiko、Maruyama Atsushi
    • 雑誌名

      ACS Biomaterials Science & Engineering

      巻: 5 ページ: 5744~5751

    • DOI

      10.1021/acsbiomaterials.8b01582

  • [雑誌論文] Cationic comb-type copolymer as an artificial chaperone2019

    • 著者名/発表者名
      Hanpanich Orakan、Maruyama Atsushi
    • 雑誌名

      Polymer Journal

      巻: 51 ページ: 935~943

    • DOI

      10.1038/s41428-019-0210-7

  • [雑誌論文] 人工シャペロンとしての多糖グラフト高分子;核酸、ペプチド、脂質膜の構造機能・制御、糖鎖科学の最前線―合成から医薬への応用までー2019

    • 著者名/発表者名
      丸山厚
    • 雑誌名

      ファインケミカル

      巻: 48 ページ: 36-43

  • [学会発表] 人工シャペロン高分子:核酸、ペプチド、脂質の構造・機能強化2019

    • 著者名/発表者名
      丸山厚
    • 学会等名
      長崎大学医歯薬学総合研究科薬学系セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] しなやかな高分子複合体によるバイオ分子機能の強化と創発2019

    • 著者名/発表者名
      丸山厚
    • 学会等名
      首都大学東京応化コロキウム
    • 招待講演
  • [学会発表] 人工シャペロン高分子による生体機能制御2019

    • 著者名/発表者名
      丸山厚
    • 学会等名
      三重大学工学研究科学術講演会
    • 招待講演
  • [図書] 核酸科学ハンドブック2020

    • 著者名/発表者名
      丸山厚
    • 総ページ数
      ー
    • 出版者
      講談社サイエンティフィック
  • [備考] 人工シャペロンにより脂質二重膜の2次元/3次元構造の高効率で可逆的な変換に初めて成功

    • URL

      https://www.titech.ac.jp/news/2019/045898.html

  • [産業財産権] 核酸検出法2020

    • 発明者名
      丸山厚、Hanpanichi, Orakan, 嶋田直彦
    • 権利者名
      東京工業大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2020-048000

URL: 

公開日: 2021-01-27  

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