2017 Fiscal Year Annual Research Report
Multi functionalization of proteins by sterically bulky caging
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15K06575
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
山口 哲志 東京大学, 先端科学技術研究センター, 講師 (80398106)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ケージド化合物 / タンパク質性医薬品 / コールドチェーン問題 / タンパク質の安定化 / PEGylation / タンパク質デリバリー / ナノ凝集体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
タンパク質表面に、刺激分解性リンカーを介して嵩高い保護基を修飾し、多機能性の刺激応答性タンパク質（ケージドタンパク質）を創生する研究を行った。分子量5000程度のポリエチレングリコール（PEG）鎖を嵩高い保護基として光分解性リンカーを介してタンパク質に修飾すると、加熱しても変性凝集が妨げられるほどタンパク質が安定化され、また、光照射によって嵩高いPEG鎖を切断すると、活性が大幅に回復することが確認された。この成果は、タンパク質性医薬品を保管・運搬する際の安定化技術として有望であり、ベッドサイドまでのコールドチェーン問題（バイオ医薬品の冷蔵保管・運搬のコスト問題）を解決できると期待される。そこで、ベッドサイドで簡便にPEG鎖を光除去する実用化技術として、PEG鎖の末端に回収用のタグを導入することにより、光照射後に取り外されたタグ付きのPEG鎖が樹脂に結合してタンパク質水溶液から除去されることも確認し、これらの一連の成果を国内外に特許出願した。また、嵩高い保護基を介したタンパク質の凝集現象を発見し、光溶解性のタンパク質ナノ凝集体を作成する技術へと応用した。この技術を用い、酵素や鉄イオン運搬タンパク質、毒性タンパク質の光溶解性凝集体を作成し、凝集時にはその活性が抑制され、光溶解後は活性が回復することが示された。これらの凝集体は、生細胞上での光溶解を確認でき、光照射部位のみでの選択的な細胞内薬剤導入や細胞死誘導に応用可能であった。また、マウスの尾静脈から凝集体を注射し、生体内の血管を数時間安定に循環できることも確認された。これらの成果は、全く新しいタンパク質デリバリー法として注目され、新聞掲載や投稿論文によって発表済みである。また、これらの成果に加え、還元条件分解性リンカーや超音波応答性リンカーの開発など、刺激応答性の拡張も行い、萌芽的な成果も得られている。
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