京都工芸繊維大学 産学公連携推進センター

反応性オリゴマーの化学と表面・界面機能化

▼詳細

■研究の概要

■背景
　無限ともいえる外来異物に対応できる多様性と抗原に対する高い特異的親和性を併せ持つ「抗体」は、がん、アレルギー、感染症など幅広い疾患領域における分子標的薬および診断薬として大きな可能性を秘めています。特に、抗体医薬は標的抗原に対して特異的かつ高親和的に作用し、自己の免疫系を発動させて疾患部位を特異的に排除できるため、副作用が少なく高い治療効果が期待されています。
■目的
　本研究では、抗体医薬開発のボトルネックである「ヒト抗体探索プロセス」の超高速化を目的とし、所望の抗体医薬候補を迅速かつ網羅的に獲得可能な革新的スクリーニングシステムを開発しています。すなわち、右図に示す、In Vitro Domain Shuffling技術を用いれば、ポリスチレン(PS)基板上に置いて、H鎖およびL鎖の組合せからなる多様な抗体レパートリー全てを極めて効率的かつ短時間にPS基板上に創出することが可能となります。
■内容
　これまでの研究で、ポリスチレン親和性ペプチド(PS-tag)を利用した抗体固定化技術ならびに固相リフォールディング技術を開発してきました。本研究では、抗体（Fab）のH鎖、L鎖をPS-tagと連結させたFabH-PSおよびFab L-PSを用い、親水性PS基盤上において抗原結合活性を効率的に回復させる技術(In Vitro Domain Shuffling技術)を開発しています。すなわち、本技術を利用すれば、固定化するFab H-PSならびにFab L-PSの種類を変えるだけで、PS基板上に様々な抗原特異性・親和性の異なる抗体の抗原結合ドメインを提示することができます。
　例えば、それぞれ100種類のFab H-PSならびにFab L-PSを用意すれば、10,000種類の抗体を作製可能です。したがって、本抗体ライブラリ基板を用いてイムノアッセイを行えば、極めて短時間かつ効率的に医薬や診断薬候補となりうるモノクローナル抗体を単離することができます。

■研究の概要

■背景
　タンパク質の固定化技術は、固定化酵素、イムノアッセイ、クロマトグラフィ、DDS等、バイオプロセスならびに医療分野を中心に広く利用されています。特に、プラスチック基板表面へのタンパク質の固定化技術はタンパク質固定化チップ(Protein Chip)等の構築において極めて重要であり、基板表面への高集積化ならびに配向制御法の開発が強く要求されています。
■目的
　従来、用いられてきた物理吸着法や共有結合法によるタンパク質の固定化は、密度、生理活性、配向性の3者を高く維持することが困難です。本研究では、機能性タンパク質のプラスチック基板上への配向固定を目的とし、当該タンパク質の末端部に「のりしろ」となるペプチドタグのスクリーニングを行っています。基板表面に特異的かつ高親和的に相互作用するペプチドタグがスクリーニングできれば、任意の機能性タンパク質を高密度・高活性・高配向に固定化することが可能となります。
■内容
　本研究では、近年、バイオチップへの利用が検討されつつある2種類のプラスチック基板(ポリカーボネート（PC）、ポリメタクリル酸メチル(PMMA))に対するアフィニティペプチドタグのスクリーニングを実施しました。右図に示すごとく、大腸菌タンパク質群を一次ライブラリとし、二次元電気泳動ならびにPMF法によってプラスチック基板に対して高親和的に作用するタンパク質を単離・同定・クローニングしました。さらに、これらを大腸菌によって高発現し、これらをトリプシンまたはキモトリプシンによってペプチド断片に分解しました。プロテアーゼ消化産物中からPC、PMMAそれぞれに高親和的に作用するペプチドタグ候補をHPLCによって分画し、MALD-TOF MSによって分子量を同定、さらに親和性タンパク質のアミノ酸配列と親和性ペプチド候補の分子量を基に親和性ペプチドのアミノ酸配列を決定しました。これらのペプチドタグはPC、PMMA基板上に対して強い親和力を有し、タンパク質固定化用のペプチドタグとしての有用性が示されました。

■研究の概要

■背景
　〇核酸医薬品
　遺伝子の突然変異が原因でおこるがんや、ある種の重篤な疾患の原因である遺伝子の活性を、分子レベルで制御する方法が、注目されています。とくにsiRNAが発見されて以降、世界中の製薬会社やベンチャー企業が核酸医薬品の開発に力を入れています。我々の研究グループでも、これまでに特定の遺伝子の発現を特異的に、高効率に制御することのできる分子を報告しています。
■目的
　〇有機化学反応と核酸医薬の融合
　細胞中で特定のmRNAと、配列選択的に共有結合を形成することのできる核酸医薬品の開発を行います。また、開発した核酸医薬品を用いることにより、mRNAがコードする特定タンパク質の発現の制御を行います。
■内容
　〇核酸そのものの反応性を利用した戦略
　細胞内に存在するDNAやRNAは、(比較的安定な分子であるものの)様々な反応性置換基を有しているため、特有の反応性を示します。そこで、生体条件下で起きる核酸塩基の反応を利用した分子プローブの開発を行いました。
　〇2+2光環化反応の利用
　光反応性核酸塩基(Psoralen nucleoside)を合成し、DNA中のチミジン塩基と選択的に反応するプローブの開発に成功しました。
A. Kobori; K. Takaya; M. Higuchi; A. Yamayoshi; A. Murakami.
Synthesis a n d Photo-induced Cross-linking Reactions of4,5',8-Trimethylpsoralen-incorporated Oligodeoxyribonucleotide. Chemistry Letters, 2009, 38, 272-273.
　〇核酸塩基のアミノ基選択的反応の利用
　シトシンやアデニンが正面に存在するときだけ反応する光感受性アンチセンス核酸を開発し、遺伝子の発現制御に応用します。)
■応用
　〇標的たんぱくの発現制御
　mRNAの発現を時空間的に制御することにより、様々なタンパク質の発現制御を行います。
■将来展望
　〇次世代のがん治療法の開発
　光感受性の抗がん剤を開発することにより、正常細胞には影響を及ぼさず、光照射をしたがん細胞のみに効果を現す次世代のがん治療薬の開発を目指します。

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分子化学系

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