新規な構造転移型脂質デバイスの設計

一种新型结构过渡型脂质装置的设计

• 批准号: 18J13337
• 负责人: 坂本 和歌子
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J13337/
• 关键词: 膜融合ペプチド; カチオン性くし型共重合体; 脂質膜; ドラッグデリバリーシステム

核酸やペプチドなどの高分子医薬は細胞内で効果を発現するものが多く、効果的な細胞内輸送システムが不可欠である。脂質膜を不安定化させるツールとして、E5ペプチドが知られている。 E5は酸性条件で両親媒性ヘリックスに構造転移し、膜融合・膜破壊能を発現する。しかし、E5が示す疎水性の高さは、凝集に伴って活性の低下を引き起こすという問題があった。そこで既に、カチオン性主鎖に親水性側鎖を有するカチオン性くし型共重合体がE5に対する人工分子シャペロンとして有用であると明らかにしてきた。具体的には、ポリアリルアミン-graft-デキストランがE5と可溶な複合体を形成し、酸性条件だけでなく中性条件でさえもE5の構造転移を誘起し、膜破壊能を顕著に高めることを報告してきた。本研究課題は、pH応答性くし型共重合体と膜融合ペプチドの複合体を設計し、これをリポソームに搭載することで、自律的にリポソーム-細胞間の膜融合を制御可能な構造転移型脂質デバイスの創製を目指すものである。本年度の研究内容としては当初の研究計画とは異なり、ペプチドに対するシャペロン活性を持つくし型共重合体を細胞膜へ固定化し、その活性を評価した。ステアリル基導入くし型共重合体は細胞膜に比較的安定して存在し、ペプチドをその膜上で特異的に活性化可能であると明らかになった。これらの知見は、当初計画されていたリポソーム-細胞間の膜融合の制御だけでなく、標的細胞内への薬剤輸送や細胞死のプログラミングにおいても有用であると期待される。

许多高分子药物如核酸和肽在细胞内发挥作用，有效的细胞内转运系统至关重要。 E5 肽被认为是破坏脂质膜稳定的工具。在酸性条件下，E5 发生结构转变为两亲性螺旋，并表现出膜融合和膜破坏能力。然而，E5的高疏水性导致了由于聚集而导致活性降低的问题。因此，已经揭示在阳离子主链中具有亲水性侧链的阳离子梳型共聚物可用作E5的人工分子伴侣。具体而言，聚烯丙胺-接枝-葡聚糖与E5形成可溶性复合物，不仅在酸性条件下而且在中性条件下诱导E5的结构转变，并显着增强膜破坏能力。本研究的目的是设计一种pH响应性梳状共聚物和膜融合肽的复合物，并将其负载到脂质体上，从而创建一种可以自主控制脂质体与细胞之间膜融合的结构转移类型。目的是制造一种脂质装置。今年的研究与最初的研究计划不同，将具有针对肽的分子伴侣活性的梳状共聚物固定在细胞膜上并评估其活性。研究表明，引入硬脂基的梳型共聚物在细胞膜中相对稳定地存在，并且可以特异性地激活膜上的肽。这些发现预计不仅可用于按照最初计划控制脂质体和细胞之间的膜融合，而且还可用于药物转运至靶细胞和细胞死亡编程。

项目成果

カチオン性くし型共重合体・膜活性化ペプチド複合体が細胞膜に与える効果

阳离子梳型共聚物/膜激活肽复合物对细胞膜的影响

• 发表时间: 2018
• 作者: 坂本 和歌子・落合 拓郎・嶋田 直彦・丸山 厚

Cationic comb-type copolymers act as chaperones of a membrane fusogenic peptide

阳离子梳型共聚物作为膜融合肽的伴侣

• 发表时间: 2019
• 作者: W. Sakamoto; N. Shimada; A. Maruyama
• 通讯作者: A. Maruyama

Chaperone effect of cationic comb-type copolymers for a membrane fusogenic peptide

阳离子梳型共聚物对膜融合肽的伴侣效应

• 发表时间: 2019
• 作者: W. Sakamoto; N. Shimada; A. Maruyama
• 通讯作者: A. Maruyama

Cationic Copolymer‐Chaperoned 2D?3D Reversible Conversion of Lipid Membranes

阳离子共聚物-陪伴脂质膜的2D?3D可逆转化

• DOI: 10.1002/adma.201904032
• 发表时间: 2019
• 影响因子: 29.4
• 作者: Shimada Naohiko;Kinoshita Hirotaka;Umegae Takuma;Azumai Satomi;Kume Nozomi;Ochiai Takuro;Takenaka Tomoka;Sakamoto Wakako;Yamada Takayoshi;Furuta Tadaomi;Masuda Tsukuru;Sakurai Minoru;Higuchi Hideo;Maruyama Atsushi
• 通讯作者: Maruyama Atsushi

Cationic Copolymers Act As Chaperones of a Membrane-Active Peptide: Influence on Membrane Selectivity

阳离子共聚物作为膜活性肽的伴侣：对膜选择性的影响

• DOI: 10.1021/acsbiomaterials.8b01582
• 发表时间: 2019
• 影响因子: 5.8
• 作者: Sakamoto Wakako; Masuda Tsukuru; Ochiai Takuro; Shimada Naohiko; Maruyama Atsushi
• 通讯作者: Maruyama Atsushi