2014 Fiscal Year Annual Research Report
マクロファージと人工分子の融合によるがん転移抑制デバイスの開発
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14J04016
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
竹尾 将史 九州大学, システム生命科学府, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2016-03-31
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| Keywords | 細胞表面工学 / 高分子 / ペプチド / 自己組織化 / マクロファージ / 血中循環がん細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
がん転移の制圧を目指し、血中循環がん細胞（Circulating tumor cells, CTC）をターゲットとした細胞型治療デバイスの開発を進めてきた。このデバイスは、免疫細胞の表面に、自己組織化よりCTC認識分子を修飾することで構築しており、CTCを補足、除去することで血中からの排除を狙っている。抗体を細胞膜に保持する材料として、親水性主鎖に疎水性側鎖を複数導入したポリマー型およびペプチド型膜アンカー材料を開発してきた。これらの膜アンカー材料は、多点の相互作用により細胞膜と相互作用するため、脱離を大幅に抑制することができる。血液中の流れのある条件に耐えうる膜アンカーを開発するためには、これまでの知見だけに限らず、実験の結果をフィードバックした設計指針の構築が不可欠である。そこで本年度は、ポリマー型およびペプチド型膜アンカー材料の最適な設計戦略を構築するため、細胞表面上における膜アンカーの挙動解析を試みた。
（１）ポリマー型膜アンカー
親水性主鎖デキストランの分子量、疎水性基の種類および導入率など三点のパラメータが異なるポリマー型膜アンカーを合成し、ポリマーの細胞膜上における挙動を評価した。研究の程で私は、「細胞膜上においてポリマーが会合し、その会合挙動がポリマーの設計に依存する」という当初予想していなかった知見を見出した。高分子設計のよる会合制御の成功し、「細胞内送達」・「分子提示」・「細胞間架橋」のそれぞれの目的に先鋭化したポリマーを設計するための指針を見出した。
（２）ペプチド型膜アンカー
最適なペプチド型膜アンカーを利用して浮遊細胞の表面にCTC認識分子を提示し、CTCモデルがん細胞の認識能を評価した。CTCモデル細胞に対して改変細胞を添加したところ、認識分子提示した細胞が最大の接着数を示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
細胞表面の化学修飾剤として高分子に疎水鎖と分子認識ユニットを組み込んだ分子を系統的に合成し、その細胞への修飾効率、表面での保持能、細胞への取り込み、細胞からの脱着、細胞におけるリサイクリングなどを詳細に調べあげた。極めて高効率にタンパク質など抗原を細胞に入り込ませること、あるいは、長期細胞表面を修飾し機能を付与することに成功し、それら好みの機能を発揮するための分子設計の基本方針を確立することにも成功している。その結果、新しい細胞のエンジニアリング手法を創成しており、論文も２報公表し、さらに、多くの学会でも発表を行い、高い評価を得た。以上の成果により、期待以上の達成度であると評価できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
（１）CTCモデルがん細胞を対象にした機能評価
CTC認識細胞（マクロファージ、NK細胞）とCTCモデル細胞株、血管内由来細胞との共培養によりCTC特異的な認識、傷害能を評価する。
（２）疾患モデルマウスを対象にした機能評価
CTC認識細胞を尾静脈投与した後、メラノーマ細胞株、ルシフェラーゼ恒常発現細胞株を投与し、肺転移抑制の有無を評価する。
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[Journal Article] Optimum design of amphiphilic polymers bearing hydrophobic groups for both cell surface ligand presentation and intercellular cross-linking2015
Author(s)
Masafumi Takeo, Cuicui Li, Masayoshi Matsuda, Hiroko Nagai, Wataru, Hatanaka, Tatsuhiro Yamamoto, Akihiro Kishimura, Takeshi Mori, Yoshiki Katayama
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Journal Title
Journal of Biomaterials Science, Polymer Edition
Volume: 26
Pages: 353-368
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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