2015 Fiscal Year Research-status Report
糸状菌の細胞表層を模倣した動物免疫系を回避するステルス性医療用ナノ粒子の研究開発
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15K07348
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
吉見 啓 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 助教 (60436102)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 糸状菌 / 細胞壁 / ステルス新素材 / 医療用ナノ粒子 / α-1,3-グルカン / オリゴ糖 / 亜臨界水分解 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
医療用ナノ粒子は、蛍光イメージング、MRI、中性子捕捉療法、磁気温熱療法、薬物送達系(DDS) としての利用が期待されている。MRIやCTでは固体ナノ粒子がイメージング試薬として利用できるが、静脈内に投与したナノ粒子が肝臓や脾臓などの細網内皮系（網内系）に捕捉され、標的組織へ送達できないことが課題となっている。これまでに申請者は、糸状菌の細胞壁多糖α-1,3-グルカン（AG）およびハイドロフォビン（HP）には免疫刺激性が無いことを見出している（ステルス機能）。本研究では、糸状菌由来の新規ステルス素材であるAGおよびHPを利用して、生体内で安定な金属酸化物ナノ粒子に、糸状菌の細胞表層を模倣してステルス機能と水溶性を賦与した新規のステルスナノ粒子を創成することが目的である。本目的を達成するために行った平成27年度の研究業績を以下に記す。
１）糸状菌細胞壁からのAGの精製とオリゴ糖化：麹菌の培養菌体から熱水・アルカリ抽出法により細胞壁多糖AGを抽出した。また、バッチ式亜臨界水処理装置を用いてAGをオリゴ糖化し、糖の重合度（DP）毎にシリーズ化した高純度AGオリゴ糖を取得した。
２）AGおよびAGオリゴ糖シリーズの免疫応答性評価：精製したAGおよびAGオリゴ糖シリーズに対するサイトカイン（TNF-α）の産生量を評価した。また、免疫応答レポーター系によりAG欠損麹菌の免疫刺激性を評価した。これらの実験によりAGおよびAGオリゴ糖のステルス機能を確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
H27年度に一部予定していたAGおよびAGオリゴ糖とナノ粒子の結合解析については、結合条件を決定するまでには至らなかった。麹菌細胞壁からのAGの大量精製に予定より時間を費やしたことに加えて、AGオリゴ糖の純度を確保するため、流通式亜臨界水分解からバッチ式分解に切替えたことにより、AGのオリゴ糖化にも時間を要したことが理由としてあげられる。AGオリゴ糖の純度は、今後の解析およびナノ粒子への吸着試験において重要な要素になることから、優先すべき事項と判断した。一方、次年度に開始を予定していたAGとHPの相互作用性評価については前倒しで着手し、相互作用条件の検討を開始した。現在までに相互作用条件を決定しつつあり、再現性を評価中である。この条件が明らかとなれば、既存のHP被覆ナノ粒子へのAGオリゴ糖吸着が実現できる。これらの進捗状況を総合的に判断すると、研究進展の遅れは最小限であると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究推進方策として以下の項目の研究を実施する。
１）AGおよびHPの相互作用性評価： 分子間相互作用解析装置 QCM（Quartz Crystal Microbalance）を利用して、AGとHPの相互作用性を評価する。まずQCMのセンサー金電極上にRolAを吸着させ、センサー電極がRolAで完全被覆された状態でAGオリゴ糖DPシリーズを添加し、発振周波数の変化を解析することでAGとHPの相互作用を評価する。
２）AG、HPによるナノ粒子の被覆：既にHP被覆酸化鉄ナノ粒子は完成していることから、今後はAG被覆酸化鉄ナノ粒子の開発を目指す。まず、AGオリゴ糖の還元末端のみを酸化してカルボキシル化し、アミノ基を導入した酸化鉄ナノ粒子とカルボキシイミドカップリングにより結合を試みる。これにAG-HP間の相互作用を利用し、HPを結合すれば糸状菌の細胞表層を模倣した表面構造のナノ粒子が完成する。また、既存のRolA被覆酸化鉄ナノ粒子にAGオリゴ糖を吸着させた細胞表層構造を反転させたナノ粒子の作製も試みる。
３）新規ステルスナノ粒子の機能性評価：新規ステルスナノ粒子の機能をマウス樹状細胞・マクロファージを用いて評価する。また、マクロファージ貪食回避能を示した新規ステルスナノ粒子が得られれば、これらをマウス個体に投与し、肝臓・脾臓などの網内系由来細胞への取り込み率を評価する。
以上の解析により、免疫応答を回避するステルス粒子の表面構造が明らかになり、実用化へ向けた新知見・課題が抽出できる。
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Research Products
(8 results)
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[Journal Article] Substantial decrease in cell wall α-1,3-glucan caused by disruption of the kexB gene encoding a subtilisin-like processing protease in Aspergillus oryzae2016
Author(s)
Osamu Mizutani, Matsuko Shiina, Akira Yoshimi, Motoaki Sano, Takeshi Watanabe, Youhei Yamagata, Tasuku Nakajima, Katsuya Gomi, and Keietsu Abe
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Journal Title
Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry
Volume: published online
Pages: 1-11
DOI
Peer Reviewed
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