Mechanism of cancer cell-selective adhesion on polymers: Effect of side-chain spacing and hydration states of poly(2-methoxyethyl acrylate) derivatives

癌细胞在聚合物上选择性粘附的机制：聚（丙烯酸2-甲氧基乙酯）衍生物的侧链间距和水合状态的影响

基本信息

批准号：
19J12106
负责人：
園田敏貴
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

細胞が高分子材料表面に接着するとき、細胞表面のレセプターが高分子の表面物性や水和状態、タンパク質の吸着状態を認識するため、高分子の表面物性を制御することによってがん細胞を含む各種細胞の接着状態を制御できると期待される。これを達成するにあたり、一次構造が厳密に制御された高分子を用いて検討を行うことは、極めて有効な手段であると考えられる。本研究課題では、高分子材料と細胞や血漿タンパク質との相互作用における水和状態の重要性に着目して、生体適合性高分子にがん細胞が選択的に接着するメカニズムを解明することを目的としている。具体的には、生体適合性を示すポリアクリレート類において観測される特徴的な水和状態（中間水）を制御するために、その側鎖導入間隔を制御したモデル高分子を合成する。得られた高分子の一次構造と水和状態の関係を明らかにするとともに、高分子の表面物性やタンパク質の吸着状態、細胞挙動を解析し、水和状態と水和により生じる相互作用の関係を明らかにする。2020年度は、水界面で強力な水素結合受容性官能基としてふるまうことが期待される三級アミノ基を主鎖ポリエチレン骨格に対して5、7、8炭素おきに導入したモデル高分子を合成した。この合成では、触媒重合の観点から新たな合成戦略や触媒設計へと繋がる大変有意義な知見が得られた。さらに、得られた高分子について水和状態、血小板粘着、吸着した血漿タンパク質の変性度を評価した。その結果、得られた高分子は多量の中間水を発現し、前年度までに合成・評価したモデル高分子よりも著しくタンパク質の変性と血小板の粘着を抑制した。また、三級アミノ基はpHに応答してプロトン化し正電荷を帯びるが、血漿成分の吸着によって血小板の粘着や溶血性が著しく抑制されていることも明らかとなった。上記の成果については国内外の学会で4件の報告を行い、学術誌へ2件の論文投稿も行った。

当细胞粘附到聚合物材料的表面时，细胞表面的受体识别聚合物，水合状态和蛋白质的吸附状态的表面特性，因此可以控制通过控制聚合物的表面特性，可以控制各种细胞的吸附状态，包括癌细胞，包括癌细胞的吸附状态。在实现这一目标时，它被认为是使用具有严格控制主要结构的聚合物进行研究的一种极为有效的方法。该研究主题侧重于水合状态在聚合物材料与细胞与血浆蛋白之间相互作用中的重要性，旨在阐明癌细胞对生物相容性聚合物的选择性粘附的机制。具体而言，为了控制表现出生物相容性的聚丙烯酸酯中观察到的特征水合状态（中间水），合成了具有控制侧链引入间隔的模型聚合物。揭示了所获得的聚合物的主要结构与其水合状态之间的关系，分析了聚合物的表面特性，蛋白质的吸附状态和细胞行为，并揭示了水合状态与水合引起的相互作用之间的关系。在2020年，合成了模型聚合物，其中每5、7和8个碳在水界面上接受强氢键接受官能团的表现为强氢键，该基团的表现为强氢键。该综合提供了极为有意义的知识，从催化剂聚合的角度，可以从新的合成策略和催化剂设计。此外，评估获得的聚合物的水合状态，血小板粘附和吸附的血浆蛋白的变性。结果，所获得的聚合物表达了大量的中水，并且比上一年合成和评估的模型聚合物比蛋白质变性和血小板粘附受到了显着抑制。此外，尽管第三级氨基型质子化响应于pH，并受到阳性电荷，但已经发现血小板吸附和溶血因血浆成分的吸附而显着抑制。在日本和国外的学术会议上已经有四个报告，并向学术期刊提交了两篇论文。