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2014 年度 実績報告書

進化分子工学による結合性成長因子の創成と医学応用

研究課題

研究課題/領域番号 22220009
研究機関独立行政法人理化学研究所

研究代表者

伊藤 嘉浩  独立行政法人理化学研究所, 伊藤ナノ医工学研究室, 主任研究員 (40192497)

研究分担者 多田 誠一  独立行政法人理化学研究所, 伊藤ナノ医工学研究室, 基礎科学特別研究員 (30598165)
鵜澤 尊規  独立行政法人理化学研究所, 伊藤ナノ医工学研究室, 専任研究員 (60554376)
上田 一樹  独立行政法人理化学研究所, 伊藤ナノ医工学研究室, 研究員 (10615040)
松川 昭博  岡山大学, 医歯(薬)学総合研究科, 教授 (90264283)
吉田 靖弘  北海道大学, 歯学研究科(研究院), 教授 (90281162)
研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2015-03-31
キーワード進化分子工学 / 試験管内進化法 / 成長因子 / 固定化 / 融合タンパク質 / バイオマテリアル
研究実績の概要

成長因子を固定化することで、細胞の成長や分化のような工事の細胞機能を制御できる新しいバイオマテリアルが生み出せることを明らかにしてきた。本研究では、進化分子工学の方法を用いて新しい結合性成長因子を調製し、医用材料としての展開をはかった。第一には、無細胞翻訳系を用いたディスプレイ法を用いたペプチド進化分子工学法の確立、第二には、非天然アミノ酸を導入して結合性を強化した成長因子を調製、第三には、これらの方法を用いた新しい機能性ペプチドの合成、そして第四には、調製した成長因子や機能性分子の医療応用を行った。
第一については、血管内皮細胞成長因子(VEGF)についてコラーゲン結合性を付与することに成功した。これはVEGFをコードするDNA配列に直接ランダム配列を導入し、コラーゲンに対するアフィニティ選別を行うことで遂行した。得られたVEGF誘導体は、コラーゲン結合性を持つとともに、血管内皮細胞の成長促進活性ももつことがわかり、従来知られているコラーゲン結合性ペプチドをそのまま導入した場合より高い活性を有していた。
第二については、い貝が分泌する水中接着タンパク質の活性部位である3,4-ジヒドロキシフェニルアラニン(DOPA)を含むペプチドをVEGFや骨形成タンパク質(BMP)へ連結させることに成功し、これらがクロム合金やチタンへ結合し、各々の生物活性を発揮することを明らかにした。
第三には、蛍光発生基、電気重合基、阻害剤、光異性基などを側鎖に導入した非天然アミノ酸を組み込んだ進化分子工学を可能にし、新しい機能性ペプチドの調製に成功した。
第四には、結合性成長因子の医療応用として、動物実験評価を行った。特にBMP誘導体が、損傷骨や脊椎の再生活性に有効であることを明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (37件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 謝辞記載あり 8件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (27件) (うち招待講演 20件) 図書 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] In vitro selection of a photoresponsive peptide aptamer to glutathione-immobilized microbeads2015

    • 著者名/発表者名
      Seiichi Tada, Qingmin Zang, Wei Wang, Masuki Kawamoto, Mingzhe Liu, Michiru Iwashita, Takanori Uzawa, Daisuke Kiga, Masayuki Yamamura, and Yoshihiro Ito
    • 雑誌名

      J. Biosci. Bioeng.

      巻: 119 ページ: 137-139

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2014.06.018

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] In vitro selection of a peptide aptamer that changes fluorescence in response to verotoxin2015

    • 著者名/発表者名
      Yasodha Manandhar, Tara Bahadur K.C., Wei Wang, Takanori Uzawa, Toshiro Aigaki, and Yoshihiro Ito
    • 雑誌名

      Biotechnol. Lett.

      巻: 37 ページ: 619-625

    • DOI

      10.1007/s10529-014-1719-7

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Chemically fixed autologous feeder cell-derived niche for human induced pluripotent stem cell culture2015

    • 著者名/発表者名
      Binata Joddar, Chieko Nishioka, Eiki Takahashi, and Yoshihiro Ito
    • 雑誌名

      J. Mater. Chem. B.

      巻: 3 ページ: 2301-2307

    • DOI

      10.1039/C4TB01635A

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Solubilization of Single-Walled Carbon Nanotubes using a Peptide Aptamer in Water below Critical Micelle Concentration2015

    • 著者名/発表者名
      Zha Li, Tomoshi Kameda, Takashi Isoshima, Eiry Kobatake, Takeshi Tanaka, Yoshihiro Ito, and Masuki Kawamoto
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 31 ページ: 3482-3488

    • DOI

      10.1021/la504777b

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The significance of membrane fluidity of feeder cell-derived substrates for maintenance of iPS cell stemness2015

    • 著者名/発表者名
      Yue Zhou, Hongli Mao, Binata Joddar, Nobuhisa Umeki, Yasushi Sako, Ken-Ichi Wada, Chieko Nishioka, Eiki Takahashi, Yi Wang, and Yoshihiro Ito
    • 雑誌名

      Sci. Rep.

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effects of ROCK inhibitor Y-27632 on cell fusion through a microslit2015

    • 著者名/発表者名
      Ken-Ichi Wada, Kazuo Hosokawa, Yoshihiro Ito, and Mizuo Maeda
    • 雑誌名

      Bioeng. Biotechnol.

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Nanolayer formation on titanium by phosphonated gelatin for cell adhesion and growth enhancement2015

    • 著者名/発表者名
      Xiaoyue Zhou, Shin-Hye Park, Hongli Mao, Takashi Isoshima, Yi Wang, and Yoshihiro Ito
    • 雑誌名

      Int. J. Nanomed.

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] In vitro selection of a peptide aptamer that potentiates inhibition of cyclin-dependent kinase 2 by purvalanol2014

    • 著者名/発表者名
      Wei Wang, Yoshinori Hirano, Takanori Uzawa, Mingzhe Liu, Makoto Taiji and Yoshihiro Ito
    • 雑誌名

      Med. Chem. Commun.

      巻: 5 ページ: 1400-1403

    • DOI

      10.1039/C4MD00142G

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Bioconjugation towards bioactive materials for tissue engineering and biological devices2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Ito
    • 学会等名
      ACES Electromaterials Symposium 2015
    • 発表場所
      Wollongong AUSTRALIA
    • 年月日
      2015-02-09 – 2015-02-14
    • 招待講演
  • [学会発表] Engineered bone morphogenetic protein for hard tissue engineering2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Ito
    • 学会等名
      BTE2015
    • 発表場所
      Changchun, China
    • 年月日
      2015-01-24 – 2015-01-25
    • 招待講演
  • [学会発表] 進化分子工学による機能性分子認識の創成2015

    • 著者名/発表者名
      伊藤嘉浩
    • 学会等名
      高分子学会 埼玉地区懇話会
    • 発表場所
      埼玉県さいたま市埼玉大学
    • 年月日
      2015-01-16 – 2015-01-16
    • 招待講演
  • [学会発表] Molecular evolutionary Engineering for Creation of Functionally Molecular Recognizable Peptides2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Ito
    • 学会等名
      CEMSupra 2014
    • 発表場所
      Manza, Gumma, Japan
    • 年月日
      2014-12-14 – 2014-12-16
    • 招待講演
  • [学会発表] Molecular Evolutionary Engineering for Creation of Functional Peptides2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Ito
    • 学会等名
      ICSS Meeting
    • 発表場所
      Hong Kong, China
    • 年月日
      2014-12-07 – 2014-12-11
    • 招待講演
  • [学会発表] 非コードアミノ酸の導入による増殖因子の無機材料表面への固定化2014

    • 著者名/発表者名
      多田誠一、姜廷和、周小越、Zhu Liping, 伊藤嘉浩
    • 学会等名
      第36回日本バイオマテリアル学会大会
    • 発表場所
      東京都江戸川区タワーホール船堀
    • 年月日
      2014-11-18 – 2014-11-18
  • [学会発表] Regenerative medicine using biomaterials2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Ito
    • 学会等名
      Seminar at Jilin University
    • 発表場所
      Changchun, China
    • 年月日
      2014-11-15 – 2014-11-15
    • 招待講演
  • [学会発表] Tissue engineering using growth factors2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Ito
    • 学会等名
      Seminar at Changchun Institute of Applied Chemistry, Chinese Academy Sciences
    • 発表場所
      Changchun, China
    • 年月日
      2014-11-14 – 2014-11-14
    • 招待講演
  • [学会発表] Design and synthesis of binding growth factors2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Ito
    • 学会等名
      WCPRM2014
    • 発表場所
      Taipei, Taiwan
    • 年月日
      2014-11-04 – 2014-11-08
    • 招待講演
  • [学会発表] 進化分子工学の化学的拡張による機能性分子の創出2014

    • 著者名/発表者名
      伊藤嘉浩
    • 学会等名
      阪大・CEMSジョイントセミナー
    • 発表場所
      大阪市大阪大学中之島センター
    • 年月日
      2014-10-16 – 2014-10-17
    • 招待講演
  • [学会発表] Engineered bone morphogenetic protein for hard tissue engineering2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Ito
    • 学会等名
      韓国中央大学校医学部セミナー
    • 発表場所
      ソウル、韓国
    • 年月日
      2014-10-10 – 2014-10-10
    • 招待講演
  • [学会発表] Design of Biofunctional Peptides by Bio-orthogonal In Vitro Selection2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Ito
    • 学会等名
      韓国中央大学校生命科学院セミナー
    • 発表場所
      ソウル、韓国
    • 年月日
      2014-10-09 – 2014-10-09
    • 招待講演
  • [学会発表] Design of Biofunctional Peptides by Bio-orthogonal In Vitro Selection2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Ito
    • 学会等名
      韓国高分子学会
    • 発表場所
      済州島、韓国
    • 年月日
      2014-10-07 – 2014-10-08
    • 招待講演
  • [学会発表] Phosphorylated gelatin to enhance cell adhesion to titanium2014

    • 著者名/発表者名
      Shin-Hye Park, Liping Zhu, Seiichi Tada, Satoshi Tsuneda, and Yoshihiro Ito
    • 学会等名
      The Polymer Society of Korea : 2014 Annual Fall Meeting
    • 発表場所
      Jeju,Korea
    • 年月日
      2014-10-07 – 2014-10-08
  • [学会発表] Culture of iPS cells on chemically fixed feeder cells2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Ito
    • 学会等名
      TERMIS-AP
    • 発表場所
      Daegu, Korea
    • 年月日
      2014-09-23 – 2014-09-28
    • 招待講演
  • [学会発表] Direct selection of titanium-binding epidermal growth factor by evolutionary molecular engineering2014

    • 著者名/発表者名
      Seiichi Tada, Takashi Kitajima, Yoshihiro Ito
    • 学会等名
      2014 Tissue Engineering and Regenerative Medicine International Society-Asia Pacific Meeting (TERMIS-AP 2014)
    • 発表場所
      Daegu, Korea
    • 年月日
      2014-09-23 – 2014-09-28
  • [学会発表] Direct selection of titanium-binding growth factor by ribosome display2014

    • 著者名/発表者名
      Seiichi Tada, Takashi Kitajima, Yoshihiro Ito
    • 学会等名
      The IUMRS International Conference in Asia 2014
    • 発表場所
      福岡県福岡市福岡大学
    • 年月日
      2014-08-27 – 2014-08-27
  • [学会発表] Design of Binding Proteins for Medical Applications2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro ito
    • 学会等名
      PEM2014
    • 発表場所
      Kunming CHINA
    • 年月日
      2014-08-23 – 2014-08-26
    • 招待講演
  • [学会発表] Creation of functional peptides using bioorthogonal evolution2014

    • 著者名/発表者名
      Seiichi Tada and Yoshihiro Ito
    • 学会等名
      248th ACS National Meeting & Expo
    • 発表場所
      San Francisco, CA, USA
    • 年月日
      2014-08-10 – 2014-08-10
    • 招待講演
  • [学会発表] チタン表面結合性ペプチドを用いた増殖因子の固定化2014

    • 著者名/発表者名
      多田誠一、北嶋隆、伊藤嘉浩
    • 学会等名
      第43回医用高分子シンポジウム
    • 発表場所
      東京都江東区産業技術総合研究所 臨海副都心センター
    • 年月日
      2014-07-28 – 2014-07-28
  • [学会発表] Phosphorylated gelatin to enhance cell adhesion to titanium2014

    • 著者名/発表者名
      Shin-Hye Park, Liping Zhu, Seiichi Tada, Satoshi Tsuneda, and Yoshihiro Ito
    • 学会等名
      Macro 2014
    • 発表場所
      Chiang Mai, THAILAND
    • 年月日
      2014-07-06 – 2014-07-11
  • [学会発表] Stem cell culture using cell-derived substrates2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Ito
    • 学会等名
      TERMIS EU
    • 発表場所
      Genova ITALY
    • 年月日
      2014-06-10 – 2014-06-15
  • [学会発表] Design of binding epidermal growth factors2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Ito
    • 学会等名
      TERMIS EU
    • 発表場所
      Genova ITALY
    • 年月日
      2014-06-10 – 2014-06-15
    • 招待講演
  • [学会発表] Mussel-inspired biological surface modification toward bioactive materials2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Ito
    • 学会等名
      2014 Materials Research Society of Korea
    • 発表場所
      Changwon KOREA
    • 年月日
      2014-05-15 – 2014-05-16
    • 招待講演
  • [学会発表] Molecular evolutionary engineering using expanded library from a “natural soup” to an “unnatural soup”2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Ito
    • 学会等名
      Seminar at Beijing University
    • 発表場所
      Beijing CHINA
    • 年月日
      2014-04-18 – 2014-04-18
    • 招待講演
  • [学会発表] Biomaterials for medical engineering2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Ito
    • 学会等名
      Seminar at Tsinghua University
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2014-04-17 – 2014-04-17
    • 招待講演
  • [学会発表] Molecular evolutionary engineering using expanded library from a “natural soup” to an “unnatural soup”2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Ito
    • 学会等名
      Seminar at Chinese Academy of Sciences
    • 発表場所
      Beijing CHINA
    • 年月日
      2014-04-16 – 2014-04-16
    • 招待講演
  • [図書] “Creation of functional peptides by evolutionary engineering with bioorthogonal incorporation of artificial components”, in "Green Polymer Chemistry III: Biobased Materials and Biocatalysis", ed. by H. N. Cheng, R. A. Gross, and P. B. Smith, ACS Symposium Series,2015

    • 著者名/発表者名
      Seiichi Tada, Takanori Uzawa, and Yoshihiro Ito
    • 総ページ数
      印刷中
    • 出版者
      アメリカ化学会
  • [産業財産権] アプタマーを用いた被検物の電気化学検出法2014

    • 発明者名
      伊藤嘉浩、多田誠一
    • 権利者名
      独立行政法人理化学研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2014-204677
    • 出願年月日
      2014-10-03

URL: 

公開日: 2016-06-01  

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