| 研究課題/領域番号 |
15K17906
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
澤田 敏樹 東京工業大学, 理工学研究科, 助教 (20581078)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | ソフトマテリアル / 生体高分子 / ハイドロゲル / バイオテクノロジー / 分子認識 |
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| 研究実績の概要 |
薬物分子の放出制御が可能なハイドロゲルの構築を目指し、繊維状ウイルス（ファージ）とゼラチンからなる液晶性ハイドロゲルを用いた。モデル薬物に分子量の大きな抗体を用い、繊維状ウイルス末端に抗体と特異的に相互作用するペプチドを遺伝子工学的に提示させた。抗原ペプチド提示ファージと抗体とを相互作用させた後に60度でゼラチンと混合し、冷却することで抗体を担持したハイドロゲルを調製した。ハイドロゲル上に緩衝液をマウントし、ゲルから緩衝液に放出される抗体を酵素結合免疫測定（ELISA）法により定量した。抗原としてHAペプチドを、抗体として抗HA抗体を用いた場合、抗体は緩衝液中にはほとんど放出されなかった。一方でペプチドを提示していない野生型（WT）ファージを用いた場合、数時間でほぼ全ての抗体が緩衝液中に放出されたことから、ゲルに含まれる抗体はファージ末端のペプチドと特異的に相互作用することで、放出が抑制されたものと考えられる。抗体が緩衝液中へと放出される速度は、ファージ濃度もしくは抗原ペプチド提示ファージとWTファージとの混合によって制御できることを見出し、望みの速度で抗体を放出できることが明らかとなった。この放出抑制の一般性を明らかにするため、FLAGペプチドやMycペプチドといった他の抗原ペプチドを提示したファージとそれらに対応する抗体を用いて同様に抗体の放出量を定量した。その結果、他の抗原－抗体の組合せでも同様に放出を制御することができ、ハイドロゲル内でのファージ末端における特異的な相互作用を利用することで、薬物モデル分子の放出を制御できることが明らかとなった。さらに、異なる抗原－抗体の組合せを同時に用いても、それぞれの放出は互いに干渉すること無く独立に制御されることがわかり、複数の分子の放出を独立に制御できることがわかった。
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| 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
繊維状ウイルスが自在に機能性分子を導入でき、液晶性を示すことを利用して分子徐放性ハイドロゲルを構築できた。特に、ファージ末端における薬物モデル分子との特異的な相互作用が分子徐放に有用であることを明らかにできた。さらに、ハイドロゲル内において特異的な組合せを複数用いてもそれぞれ独立して放出を制御できることを見出し、遺伝子工学による繊維状ウイルスの機能化とそれに伴う特異的な相互作用の有用性を明らかにすることができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
構築したハイドロゲルの構造を明らかにし、繊維状ファージが示す液晶性の効果を明らかにすることを目指す。偏光顕微鏡を用い、ハイドロゲル内においてファージが構築する液晶構造を観察し、柔軟な液晶構造が分子放出に与える影響を評価する。その際、ファージが提示するペプチド濃度を維持したまま液晶構造を変化させ、液晶性や配向構造の効果を明らかにする。また、モデル薬物分子を放出させる前後の液晶構造の変化にも注視し、分子放出が液晶構造や分子配向性に与える影響にも注視する。
さらに低分子薬物の放出の制御も検討する。抗ガン剤として広く知られるドキソルビシンを用い、同様にファージハイドロゲルに担持させ、ドキソルビシンが示す蛍光もしくは吸収を指標に放出量を評価する。この際、疎水的なドキソルビシン分子を担持するため、ファージにドキソルビシン分子に結合するペプチドを提示させる手法やファージ分子そのものを疎水化するといった手法を用い、ドキソルビシンとファージとが相互作用できるよう分子設計する。ドキソルビシンの放出を制御を達成した後にガン細胞を用いた細胞系へと展開し、ファージ分子による分子放出の適用可能性を明らかにする。
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