細胞膜を拡散透過するポリマーシャトルの創製と分子輸送による細胞機能の強化

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17H02097
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生体医工学・生体材料学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 石原 一彦 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (90193341)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 電子輸送ポリマー / MPCポリマー / 両親媒性 / 細胞内輸送 / 酸化還元反応 / エネルギー代謝 / がん治療

研究成果の概要

両親媒性ポリマーの新しい細胞膜透過機構として分子拡散を提案した。ポリマーに機能性官能基を結合することで、細胞特有の機能を強化するとともに高度に利用する基盤を構築した。電子輸送ポリマー（pMFc）をMPCとビニルフェロセン(VFc)より合成した。代謝改変を、酵母のグルコース嫌気解糖代謝を検証した。酸化体のpMFcが存在する条件下で酵母を嫌気培養したところ、エタノール発酵の変化量と電子輸送速度は良い相関を示した。pMFcにより、酵母の代謝改変の度合いが制御可能であることを示した。またヒト乳がん細胞を用いて、電子輸送ポリマーががん細胞選択的な増殖抑制手法として有用であることを見い出した。

自由記述の分野

バイオマテリアル工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

生物界に存在する高効率な化学反応による物質変換、エネルギー産生に着目して、その基本となる細胞内の電子移動反応を制御する新規ポリマー材料の創発に関連する研究を展開し、酵母による物質生産効率の向上や、光合成に関連したエネルギー産生、癌細胞の細胞死を誘引、細胞機能変換を実現した。これは人工材料の設計により医療のみならず、エネルギー・環境という世界規模での問題を解消する研究に挑戦した画期的な基盤研究と位置付けられる。