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細胞膜上には複数種類の膜タンパク質が存在しており、これらを機能的に連携させることで細胞機能の向上や制御に繋がる。このような細胞操作のための細胞表層機能材料を創製するために、本研究では、膜タンパク質に作用する複数種類の生体分子を一つの構造体上に、各々の分子局在を制御した上で集積可能な「集積化バイオコンジュゲーション」技術の開発を目指した。その基材として水中で自己組織化する両親媒性ペプチド（PA）を用いた。複数種類のPAを混在させた際の各分子の局在制御にはPA疎水部の相分離性を利用し、PA上への生体分子の導入にはトランスグルタミナーゼ（TG）酵素反応およびTG反応と直交性の相互作用・反応を検討した。
2021年度は、PA構造体上への機能分子の導入法と細胞操作に向けた材料開発を行った。導入法に関して、前年度までに高pH条件下で高いTG反応性を示すことを示していた。さらに反応性を向上させるため、TG反応部位を持たない各種PAを共存させた。反応率の解析結果、共集合するPA同士の組み合わせでTG反応性が向上することを見出した。また、biotin導入PA（bio-PA）を合成し、TG反応と直交性のあるavidin-biotin相互作用を用いた生体分子の集積化も可能であることを示した。最後に、細胞操作の材料としてハイドロゲルに注目し、高分子ネットワークとPAネットワークからなるハイブリッドゲルを作製した。各ネットワークには酵素反応で生体分子を修飾可能であった。
以上の研究を通して、生体分子の集積化の足場となるPA構造体の局在制御、集積化のための反応制御、ならびに細胞操作のためのハイドロゲル創製に成功した。実際の細胞応答の評価には至らなかったが、その基盤を十分に築くことができた。以上の成果に対し、2報の学術論文発表と多数の学術集会における研究発表を行った。
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