Molecular design of the membrane-active polyers for spontaneous formation of cell-membrane nanodiscs and their application to nano carriers

用于自发形成细胞膜纳米盘的膜活性聚合物的分子设计及其在纳米载体中的应用

基本信息

批准号：
21K19007
负责人：
安原主馬
金额：
$ 4.08万
依托单位：
Nara Institute of Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、デザインされた高分子によって形成された細胞膜ナノディスクを用いて、特定の細胞小器官へ選択的に分子輸送するナノキャリアを構築することを目的とする。研究代表者らがこれまでに開発した膜活性ポリマーを用いた細胞膜ナノディスク技術を核として、新たに細胞へのターゲティング機能を付与したポリマーをデザインすることで、特定の小器官に対して選択的かつ高効率に分子輸送する方法を確立することをめざす。本研究の目的を達成するために、本年度は、前年度からの継続として(1)ナノディスク形成ポリマーの合成および(2)細胞膜の断片化によるナノディスク形成と評価を行った他、(3)ナノディスクの毒性評価と細胞小器官に対するデリバリーについても検討を開始した。ポリマーの分子構造を最適化することで、効率的に脂質二分子膜を断片化し、ナノディスクを形成できる条件を見いだすことができた。また、得られたポリマーによって形成されたナノディスクを用いて、培養細胞(HeLa細胞)におけるナノディスク取り込みを評価したところ、リン脂質リポソームと比較して高い効率で取り込みが誘導されることがわかった。また、ナノディスクの細胞内における局在はディスクのサイズに依存する事が示唆され、今後その詳細について評価を行う。加えて、細胞生存率試験より、ナノディスクの毒性はポリマーの分子構造に大きく依存する事が見いだされ、細胞毒性を誘導しないナノディスク形成ポリマーの分子構造も明らかになった。

在这项研究中，我们的目标是构建纳米载体，使用由设计的聚合物形成的细胞膜纳米盘选择性地将分子转运到特定的细胞器。以研究代表开发的使用膜活性聚合物的细胞膜纳米盘技术为中心，他们将能够通过设计具有细胞靶向功能的新型聚合物来选择性地靶向特定的细胞器。有效的分子运输。为了实现这项研究的目的，今年，作为去年的延续，我们进行了（1）纳米盘形成聚合物的合成，（2）通过细胞膜的破碎形成纳米盘并对其进行评估，以及（ 3）我们还开始研究纳米圆盘的毒性评估及其向细胞器的递送。通过优化聚合物的分子结构，他们能够找到使脂质双层膜有效断裂并形成纳米盘的条件。此外，当使用由所获得的聚合物形成的纳米盘评估培养细胞(HeLa细胞)中的纳米盘摄取时，发现与磷脂脂质体相比，以更高的效率诱导摄取。此外，有人认为纳米圆盘的细胞内定位取决于圆盘的大小，我们将在未来详细评估这一点。此外，细胞活力测试表明，纳米盘的毒性很大程度上取决于聚合物的分子结构，并且还揭示了不诱导细胞毒性的纳米盘形成聚合物的分子结构。

项目成果

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专利数量（0）

Mechanistic Study of Membrane Disruption by Antimicrobial Methacrylate Random Copolymers by the Single Giant Vesicle Method

单巨囊泡法研究抗菌甲基丙烯酸酯无规共聚物膜破坏机理

DOI：
10.1021/acs.langmuir.1c01047
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
3.9
作者：
Tsukamoto Manami;Zappala Emanuele;Caputo Gregory A.;Kikuchi Jun;Najarian Kayvan;Kuroda Kenichi;Yasuhara Kazuma
通讯作者：
Yasuhara Kazuma

両親媒性高分子による脂質ナノディスク形成とナノキャリア応用

使用两亲聚合物和纳米载体应用形成脂质纳米盘

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
安原主馬; Jinyu Hao; 光好佑麿; Rapenne Gwenael
通讯作者：
Rapenne Gwenael

両親媒性ポリマーによる脂質二分子膜のナノディスク化と膜物性

利用两亲性聚合物和膜特性形成脂质双层膜的纳米圆盘

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
安原主馬岸本直子; 光好佑麿; 荒木田臣; ラッペンゲナエル
通讯作者：
ラッペンゲナエル

Microfluidic and hydrothermal preparation of vesicles using sorbitan monolaurate/polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate (Span 20/Tween 20)

使用脱水山梨醇单月桂酸酯/聚氧乙烯 (20) 脱水山梨醇单月桂酸酯 (Span 20/Tween 20) 进行微流体和水热制备囊泡

DOI：
10.1016/j.colsurfb.2021.111836
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Shimanouchi Toshinori;Hayashi Tetsuya;Toramoto Kazuki;Fukuma Saki;Hayashi Keita;Yasuhara Kazuma;Kimura Yukitaka
通讯作者：
Kimura Yukitaka

Protein-mimetic design of membrane-active polymers

膜活性聚合物的蛋白质模拟设计