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本研究では、タンパク質・酵素のような高分子物質を直接細胞内に送達させる革新的新技術として、タンパク質・酵素の天然ポリカチオン修飾による生体膜透過性改善を目指している。本技術を確立できれば、抗体医薬などのバイオ医薬品の新しい送達法を提供でき、また、タンパク質・酵素の機能について詳細な時間軸で解析することが可能になる。具体的には、官能基化ポリαあるいはポリβリジンエステルを用いたクリックケミストリーによるタンパク質・酵素のポリカチオン修飾技術の基盤を確立する（研究項目A）。さらに、ポリカチオン修飾されたタンパク質・酵素の細胞膜透過性を評価するとともに、その機能発現を評価する（研究項目B）。また、ポリαリジンやポリβリジン以外の天然ポリカチオン化合物を微生物から探索し、ポリカチオン修飾ツールの拡充を図る（研究項目C）。
平成30年度は、細胞内化合物を標的とする高分子医薬品のモデル酵素としてCre recombinase（CM）のポリカチオン修飾を行った。CMは二箇所のlox Pという特異的な塩基配列を認識し、lox P間に挟まれた遺伝子の組換えを行う酵素である。細胞内で遺伝子の組換えを行う際、生物内へCM遺伝子を導入し、必要なタイミングで発現誘導させる必要がある。しかし、ε-PL修飾したCMであれば、細胞培養液に添加するだけで、細胞内へ送達され、遺伝子編集を行うことができる。そこでモデル実験として、CMの作用により二種の蛍光タンパク質が発現する動物細胞を調製し、その動物細胞にε-PL修飾したCMを添加した。その結果、二種の蛍光タンパク質の発現が観察されたことから、ε-PL修飾したCMは細胞膜を透過し、さらに核に移行して遺伝子組換えを行えることを明らかにした。
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