金ナノ粒子の表面デザインを駆使したプロテインコロナの光制御法の開発

本研究では、高い光機能性と生体適合性を有する金ナノ粒子を用いたナノ粒子医療の開発に取り組んでいる。ナノ粒子医療においては、粒子が血中を安定に滞留し、対象とする疾患部位に特異的に作用するターゲット能が重要である。しかし、一般的に、ナノ粒子が血中に投与されると粒子の表面に様々なタンパク質が吸着してプロテインコロナを形成し、マクロファージに認識されて排除されたり、目的細胞へのターゲット能が失われたりする。このような課題に対し、これまで吸着性を低減するための表面デザインが検討されてきた。本研究では、一歩進んだ“プロテインコロナを制御する手法”の開発を目指し、粒子の表面デザインについて検討を進めている。具体的には、自身のタンパク質が吸着することで粒子の凝集体形成を抑制し、かつ免疫システムから異物として認識されないようにしながらも、マクロファージが認識するようなタンパク質は吸着せず、さらには、特定の部位に到着した際には光刺激によってターゲット能を発揮できるナノ粒子の創製を目指している。令和４年度は、研究代表者が開発してきた温度応答性を付与する表面被覆分子による機能化を拡張し、よりオリゴエチレングリコール分子鎖が長い分子と混合することで、粒子表面へのタンパク質の吸着性を制御できることを新たに発見した。また、オリゴエチレングリコールが長い分子と混合したことによって応答温度が上昇することが確認されたが、適切な応答温度への再設定も達成した。つまり、体温付近での鋭敏な温度応答性を維持しながら、タンパク質の吸着性を制御可能な表面デザインを見いだした。結果として、血清をいれた細胞培養液中において、血清タンパク質の吸着による粒子の分散安定化と温度変化に応答した粒子の集合化を両立できることがあきらかになった。

本研究では、高い光機能性と生体適合性を有する金ナノ粒子を用いたナノ粒子医療の開発に取り組んでいる。ナノ粒子医療においては、粒子が血中を安定に滞留し、対象とする疾患部位に特異的に作用するターゲット能が重要である。しかし、一般的に、ナノ粒子が血中に投与されると粒子の表面に様々なタンパク質が吸着してプロテインコロナを形成し、マクロファージに認識されて排除されたり、目的細胞へのターゲット能が失われたりする。このような課題に対し、これまで吸着性を低減するための表面デザインが検討されてきた。本研究では、一歩進んだ“プロテインコロナを制御する手法”の開発を目指し、粒子の表面デザインについて検討を進めている。具体的には、自身のタンパク質が吸着することで粒子の凝集体形成を抑制し、かつ免疫システムから異物として認識されないようにしながらも、マクロファージが認識するようなタンパク質は吸着せず、さらには、特定の部位に到着した際には光刺激によってターゲット能を発揮できるナノ粒子の創製を目指している。令和４年度は、研究代表者が開発してきた温度応答性を付与する表面被覆分子による機能化を拡張し、よりオリゴエチレングリコール分子鎖が長い分子と混合することで、粒子表面へのタンパク質の吸着性を制御できることを新たに発見した。また、オリゴエチレングリコールが長い分子と混合したことによって応答温度が上昇することが確認されたが、適切な応答温度への再設定も達成した。つまり、体温付近での鋭敏な温度応答性を維持しながら、タンパク質の吸着性を制御可能な表面デザインを見いだした。結果として、血清をいれた細胞培養液中において、血清タンパク質の吸着による粒子の分散安定化と温度変化に応答した粒子の集合化を両立できることがあきらかになった。