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2017 年度 実績報告書

細胞内分子確認ペプチドのデザインと細胞機能改変

研究課題

研究課題/領域番号 16H04575
研究機関名古屋大学

研究代表者

本多 裕之  名古屋大学, 予防早期医療創成センター, 教授 (70209328)

研究分担者 加藤 竜司  名古屋大学, 創薬科学研究科, 准教授 (50377884)
清水 一憲  名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (70402500)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードペプチド / アレイ / 探索 / 細胞 / 機能評価
研究実績の概要

細胞内分子認識ペプチドのデザインと細胞機能改変・・・ペプチドは豊富なバリエーションから創薬リード化合物の宝庫として注目されている。ペプチド構造を基とした医薬品開発が盛んに進んでおり、細胞内分子認識ペプチドは細胞内で機能する新しい医薬化合物として期待されている。そこで、これまでの研究成果を活用し、①末端に細胞膜透過性ペプチド(Cell Penetrating Peptide; CPP)を付与し、②細胞内導入後、解裂するマシナリーを備え、③細胞内に導入しやすい特徴を持つランダムペプチドライブラリーを作製し、④約5000スポットに配置された細胞アレイを使い、個々に異なるペプチドを投与できる評価系を構築し、機能変化を画像解析評価することで、少細胞、かつin situで細胞内から細胞機能改変を惹起する創薬候補化合物を探索とデザインを目指す。②③④に関して実施し一定の成果を得た。

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

1)多孔性シリカビーズを用いたペプチドの捕捉/放出制御(本多、清水)アレイ配置した細胞へのペプチドの投与を目指し、微小シリカビーズの開発を検討した。表面電荷をpH5, 7, 9と変えた多孔性シリカを用い600℃、750℃、900℃で高温焼成することで、シリカの疎水度を調整した。pH9のシリカを600℃で焼成したものを用いたとき、酸性条件で吸着できるペプチドの種類、量ともに最も大きくなることがわかった。pH変化で放出できるペプチドを調べた結果、IIDIIDDのように酸性かつ疎水性のペプチドで、約7割のペプチドが放出できた。他の性質のペプチドも放出できるように、他のペプチドとの共吸着を試みたが、吸着量、放出量の向上には至らなかった。
2)5000ペプチド程度が同時に評価できる少数細胞評価法の開発(本多、清水)10nmサイズの磁性微粒子を埋包した正電荷リポソーム(MCL)を取り込ませて細胞を磁気ラベルし、別途開発した大面積剣山状デバイスを使って培養器外部からの磁力で細胞をアレイ配置させた。シリカビーズに磁性微粒子を取り込ませることにも成功し、アレイ配置した細胞に吸着させたペプチドを同時配置できることを明らかにした(未発表データ)、多数のペプチドを同時に評価できるシステムが構築できた。
3)配列改変ペプチドによる細胞内微小構造体への結合評価(本多、加藤)探索した細胞内機能性ペプチドが細胞内で機能するかどうかを調べた。細胞透過性ペプチド(オクタアルギニン、R8)と細胞死誘導ペプチドWELVVLGKLを連結した場合、高い細胞死活性が得られることがわかった。一方、細胞内でのペプチドの機能を明確にするため、細胞内で、R8と細胞死誘導ペプチドをSS結合などで連結し細胞内で解離させる方法を検討した。しかし、安定した連結ペプチドの合成が難しく、結果として配列改変ペプチドライブラリーの構築にはいまだ至っていない。

今後の研究の推進方策

1)多孔性シリカビーズを用いたペプチドの捕捉/放出制御(本多、清水)
pH7の培養環境で放出可能な(吸着しにくい)ペプチドは特定できたが、pH7で吸着するペプチドについても明らかにし、物理化学的な性質でマップ化し活用可能なペプチドの特定を図る。また機能性ペプチドを、pH7で放出可能な物理的性質に近づけるため、残基置換ペプチドを合成し、その可能性を明らかにする。
2)配列改変ペプチドによる細胞内微小構造体への結合評価(本多、加藤)
引き続き細胞内機能性ペプチドで、配列改変ペプチドライブラリーを構築し、より低濃度で細胞機能変化を惹起できるペプチドを探索する。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Interaction between porous silica gel microcarriers and peptides for oral administration of functional peptides2018

    • 著者名/発表者名
      Kento Imai, Kazunori Shimizu, Mitsuhiro Kamimura, Hiroyuki Honda
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 ページ: 10971

    • DOI

      10.1038/s41598-018-29345-2

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Development of Magnetic Force-Based Cell patterning2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Honda
    • 学会等名
      KSBB春季大会
    • 国際学会
  • [学会発表] Improvement of the activity of intracellular functional peptides using peptide array-based screening system2017

    • 著者名/発表者名
      I. Kozakia, K. Shimizua, and H. Honda
    • 学会等名
      APS2017
    • 国際学会
  • [学会発表] 細胞内解離機構を組み込んだ改良型細胞内機能性ぺプチド探索系の構築2017

    • 著者名/発表者名
      小﨑一功、清水一憲、松本 凌、田邊智哉、本多裕之
    • 学会等名
      2017年度生物工学若手研究者の集い(若手会)夏のセミナー
  • [学会発表] ペプチドアレイを用いた配列改変による細胞内機能性ペプチドの高活性化2017

    • 著者名/発表者名
      小﨑一功、清水一憲、本多裕之
    • 学会等名
      第69回日本生物工学会大会
  • [学会発表] 多孔性担体を用いた機能性ペプチド腸輸送技術の開発2017

    • 著者名/発表者名
      今井健人、清水一憲、上村 光浩 、 小川 光輝、本多裕之
    • 学会等名
      第69回日本生物工学会大会
  • [学会発表] 細胞内透過性を付与した直鎖機能性ペプチドの探索と高活性化2017

    • 著者名/発表者名
      本多裕之,小﨑一功、清水一憲
    • 学会等名
      化学工学会第49回秋季大会

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公開日: 2019-12-27  

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