βグルカンを模倣した高分子の合成とそれを用いた免疫活性化に必要な分子構造の解明

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20K05602
• 研究機関: 名古屋工業大学
• 研究代表者: 宮川 淳 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60469921)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: βグルカン / 高分子修飾 / シゾフィラン / マクロファージ / 免疫活性化 / オリゴ糖 / ノルボルネン

研究実績の概要

以下について検討し、明らかにした。
１．疑似βグルカンの合成のために、βグルカン４糖オリゴ糖モノマーを用いて、ノルボルネンと開環メタセシス重合を行い、糖の含有率が異なる高分子を得た。更に高分子主鎖に残っている二重結合を、水素添加反応またはジヒドロキシ化反応によって修飾を行い、異なる構造の高分子を合成した。
２．水晶振動子マイクロバランス法を用いて、合成した高分子とDectin-1の結合親和性評価を行った。水晶振動子の金基板上にDctin-1を固定化した後、高分子を添加しながら、重量変化を観測した。その結果、糖モノマーのみからなる単重合の高分子ではDectin-1との結合が観測されず、糖モノマーとノルボルネンの比が１：３．５であり、ジヒドロキシ化した高分子が最も高い親和性を示した。またその親和性は、天然のβグルカンであるシゾフィランと同等の解離定数となった。
３．マウスのマクロファージ細胞RAW264に対して、合成した高分子を添加することにより、産生されるサイトカインTNF-αとIL-6、IL-1βの量を、ＥＬＩＳＡを用いて定量した。その結果、高分子主鎖が未修飾または水素添加した糖とノルボルネンの比が１：３．５の高分子がTNF-αの産生を高く誘導し、シゾフィランよりも高い結果となった。またIL-6、IL-1βについては、高分子主鎖が未修飾である糖とノルボルネンの比が１：３．５の高分子が高い誘導能を示した。疎水的な高分子がサイトカインの誘導を促す結果となった。
以上の結果から天然のβグルカンであるシゾフィランを超える分子を創製することができた。またDectin-1との結合能とサイトカイン誘導能には、相関性がないことが明らかになり、結合するだけでは免疫細胞を活性化できないことが明らかとなった。

研究成果

• [雑誌論文] Synthesis of antimicrobial polymers with mannose residues as binders for the FimH adhesin of Escherichia coli (2023)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Miyagawa, Shinya Ohno, Hatsuo Yamamura
  • 雑誌名: Journal of Polymer Science 巻: 61 ページ: 277-288
  • DOI: 10.1002/pol.20220540
  • 査読あり
• [雑誌論文] Antimicrobial activities of amphiphilic cationic polymers and their efficacy of combination with novobiocin (2022)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Miyagawa, Shinya Ohno, Tomohiko Hattori, Hatsuo Yamamura
  • 雑誌名: Journal of Biomaterials Science, Polymer Edition 巻: 33 ページ: 299-312
  • DOI: 10.1080/09205063.2021.1985243
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of UDP-glucose with 1,2-trans glycoside in a one-step reaction (2022)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Miyagawa, Saki Kamikawa, Shun Miyazaki, Takeru Kamiya, Hatsuo Yamamura
  • 雑誌名: Tetrahedron Letters 巻: 103 ページ: 153995
  • DOI: 10.1016/j.tetlet.2022.153995
  • 査読あり
• [学会発表] 高分子主鎖の修飾によるβ-グルカン模倣高分子群の合成 およびDectin-1に対する親和性評価 (2023)
  • 著者名/発表者名: 宮川淳、山本菜未、大野綾音、山村初雄
  • 学会等名: 第18回糖鎖科学中部拠点 若手の力フォーラム
• [学会発表] Synthesis of Sugar Nucleotides in One-Step Reaction (2022)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Miyagawa
  • 学会等名: Asian Carbohydrate Chemistry and Glycobiology Webinar
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Synthesis of amphiphilic antimicrobial polymers and their combined use with novobiocin (2022)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Miyagawa
  • 学会等名: Polymers-eCon2022
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Combination Usage of Antimicrobial Polymers with Novobiocin (2022)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Miyagawa
  • 学会等名: The 6th International Conference on Materials Engineering and Nanotechnology
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] マルトースを担持した糖鎖高分子の合成およびMBPに対する親和性の評価 (2022)
  • 著者名/発表者名: 宮川 淳, 山本 菜未, 山村 初雄
  • 学会等名: 第41回日本糖質学会年会
• [学会発表] 一段階反応によるUDP-グルコースの効率的な合成 (2022)
  • 著者名/発表者名: 宮川淳, 神川早希, 神谷岳児, 山村初雄
  • 学会等名: 第17回糖鎖科学中部拠点 若手の力フォーラム
• [備考] 名古屋工業大学 山村・宮川研究室ホームページ
  • URL: http://www.ach.nitech.ac.jp/~organic/yamamura/toppage.html