高機能化ペプチド材料を用いたがん細胞三次元培養と腫瘍微小環境の蛍光イメージング

使用高功能化肽材料进行三维癌细胞培养和肿瘤微环境荧光成像

• 批准号: 22K05346
• 负责人: 堤 浩
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05346/
• 关键词: ペプチド; 自己集合; 生理活性; 蛍光プローブ; pH; イメージング

腫瘍微小環境は、がん細胞や細胞外マトリックスなどが入り混じって形成される腫瘍組織に特有の環境であり、がん細胞の悪性化（高い浸潤・転移能や抗がん剤への抵抗性など）の要因となっていることが示唆されている。特に、腫瘍組織内の酸性環境やマトリックス分解酵素の分泌が、がん細胞の悪性化に寄与していることが認識されはじめ、がん疾患の悪性化のメカニズム解明や治療薬の開発のためには、がん細胞を三次元的に培養して腫瘍微小環境を構築するとともに、微小環境をリアルタイムに可視化解析する手法が求められている。本研究では、がん細胞の機能を制御する生理活性ペプチドと、がん細胞外のpH変化またはマトリックス分解酵素の活性をイメージングする蛍光プローブを組み込んだ自己集合化ペプチドゲルを用い、がん細胞の三次元培養による腫瘍微小環境の構築とその蛍光イメージングの手法を確立することを目的とした。今年度は、生理活性ペプチドを組み込んだ自己集合化ペプチド誘導体の合成を行った。細胞外マトリックスタンパク質由来の生理活性ペプチドを複数選択し、固相合成法により合成した。自己集合化ペプチドを液相合成し、固相担体上で生理活性ペプチドと連結させた自己集合化ペプチド誘導体を合成した。種々の生理活性ペプチドを自己集合化ペプチドに導入する手法を確立した。また、蛍光pHプローブの合成と機能評価を実施した。親水性アミノ酸を導入することで水溶性を向上させた蛍光pHプローブを種々合成し、分光特性を評価した結果、弱酸性環境で蛍光性となるpHプローブを見出すことができた。

肿瘤微环境是肿瘤组织特有的环境，由癌细胞和细胞外基质混合形成，其特点是癌细胞的恶性程度（高侵袭转移能力和抗癌药物耐药性）。这是一个促成因素。特别是，人们开始认识到肿瘤组织内的酸性环境和基质降解酶的分泌有助于癌细胞的恶变，并正在努力阐明癌症疾病的恶变机制并开发新的治疗方法。需要一种通过三维培养癌细胞来构建肿瘤微环境，并实时可视化和分析该微环境的方法。在这项研究中，我们使用了一种自组装肽凝胶，其中包含控制癌细胞功能的生物活性肽和对癌细胞外的 pH 变化或基质降解酶活性进行成像的荧光探针。这项研究的目的是使用三种技术构建肿瘤微环境。三维培养并建立其荧光成像方法。今年，我们合成了含有生物活性肽的自组装肽衍生物。通过固相合成选择并合成了多种源自细胞外基质蛋白的生物活性肽。在液相中合成自组装肽，并通过将其与固相载体上的生理活性肽连接来合成自组装肽衍生物。我们建立了一种将各种生物活性肽引入自组装肽的方法。我们还合成并评估了荧光 pH 探针的功能。通过引入亲水性氨基酸，合成了各种具有改善水溶性的荧光pH探针并评估其光谱特性，结果我们能够找到在弱酸性环境下发出荧光的pH探针。