タンパク質ナノ構造体の構築と細胞対話型薬物キャリアへの応用

蛋白质纳米结构的构建及其在细胞相互作用药物载体中的应用

基本信息

批准号：
17650140
负责人：
村田正治
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

標的細胞への的確な薬物輸送(ドラッグデリバリーシステム,DDS)は、副作用の低減と投与量の減少を通じて従来の医療に大きな改善をもたらすであろう。本研究では古細菌に由来するMj285を用いてナノサイズの球状構造体を構築し、これを疾病に由来する細胞内シグナルの変化によって崩壊させるシステムをつくる。このユニークな材料と新しいコンセプトに基づくターゲッティングにより、薬物療法における治療効果の向上と患者のQOL改善を目指す。これまでDDSにおける薬物キャリアとして様々な材料が試されてきたが、その標的細胞特異性には依然問題が残されている。そこで本研究では分子生物学的手法を駆使することによって組み換えMj285を作成し、その24量体から構築される球状構造体を得る。この外径15nmのナノ構造体は内孔径8nmの空孔を有するため、そこに薬物や遺伝子を内包させることが可能である。本研究では古細菌Methanococcusjannaschiiに由来するMj285が形成する球状構造体に着目し、その構造制御を目的とする。昨年度までにMethanococcusjannaschiiゲノムを鋳型として、天然型Mj285の遺伝子クローニングと大腸菌からの大量発現に成功した。本年度は、血中に存在する代表的なプロテアーゼであるファクターXaの基質配列を組み込んだ変異型Mj285を作製した。基質配列の挿入部位はX線結晶構造を参考にして、PCR法によって変異部位を挿入した。光散乱法によって測定したところ、この変異型Mj285の一部は安定な球状構造体を形成し、さらにファクターXaによって消化されることにより、その構造が不安定になることが確認された。これらの成果は、プロテアーゼによってタンパク質ナノ粒子を特異的に崩壊させうることを示唆しており、新しい薬物輸送キャリアとしての応用が期待できる。

准确的药物输送（DDS）将通过降低副作用和减少剂量来对传统医学进行重大改进。在这项研究中，我们将使用源自古细菌的MJ285来构建纳米尺寸的球形结构，并创建一个系统，其中这些结构受到疾病中细胞内信号的变化而破坏的系统。这种独特的材料和靶向旨在提高药物治疗方面的治疗效果并提高患者生活质量。尽管到目前为止，已经在DDS中将各种材料作为DDS中的药物载体进行了测试，但目标细胞的特异性仍然是一个问题。因此，在这项研究中，通过使用分子生物学技术创建重组MJ285，并获得由24-MER构建的球形结构。该纳米结构的外径为15 nm，其内部孔直径为8 nm，并且可以封装其中的药物和基因。这项研究的重点是由MJ285形成的球形结构，该结构源自古细菌甲氧球菌，旨在控制结构。到去年，我们已经成功克隆了天然的MJ285基因，并使用甲氧杂志的基因组作为模板大量从大肠杆菌中表达了它。今年，我们创建了一种MJ285的突变形式，该突变体形式结合了因子Xa的底物序列，Xa是血液中存在的代表性蛋白酶。使用X射线晶体结构插入突变位点作为底物序列的插入位点的参考。通过光散射方法的测量表明，该突变体MJ285的一部分形成了稳定的球形结构，并通过因子XA进一步消化，导致结构不稳定。这些结果表明，蛋白酶可以特异性破坏蛋白质纳米颗粒，并有望用作新药运输载体。