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» 2017年12月13日 15時00分 公開

医療技術ニュース:3種類のタンパク質で構成、活性酸素を除去するマイクロマシンを開発

産業技術総合研究所は、活性酸素を除去する「タンパク質マイクロマシン」を3種類のタンパク質だけで作製することに成功した。抗体が活性酸素を分泌する細胞を捕捉し、炎症性疾患悪化の原因となる過剰な活性酸素を除去する。

[MONOist]

 産業技術総合研究所は2017年11月17日、3種類のタンパク質だけで、活性酸素を除去するマイクロメートルスケールの構造体「タンパク質マイクロマシン」を作製することに成功したと発表した。抗体が活性酸素を分泌する細胞を捕捉し、炎症性疾患悪化の原因となる過剰な活性酸素を除去する。

 タンパク質マイクロマシンは、抗原・抗体反応を利用して抗体(標的となる細胞を捕捉するタンパク質)を基板上に規則正しく並べ、本体部分に組み込んで作製した。本体部分は、活性酸素を除去するタンパク質「スーパーオキシドディスムターゼ(SOD)」と、さまざまな薬剤と結合するタンパク質「血清アルブミン」などで構成される。

 作製したタンパク質マイクロマシンは、直径約100μmの円形の薄いシート状で、膜厚は中央部が約170nm、外周部が約740nm。このマイクロマシンを活性酸素を分泌する細胞と混合したところ、表面に組み込んだ抗体の働きにより、良好に細胞を捕捉できることが分かった。

 また、マイクロマシンに捕捉された細胞から周囲に分泌された活性酸素の量を測定した。その結果、マイクロマシンに捕捉されていない細胞に比べ、検出される活性酸素量は70%減少した。これは、マイクロマシン内部のSODが有効に働き、捕捉した細胞から分泌される活性酸素の大部分を除去したことを示している。

 同研究により、天然素材で安全性の高いタンパク質を使用し、高度な機能を備えたマイクロマシンを構築できることが実証された。これにより、タンパク質を使った安全、安心、高機能な医療用デバイスの開発が期待される。今後は、炎症性サイトカインに結合する抗体などを組み込み、潰瘍性大腸炎などの炎症性疾患の治療に役立つタンパク質マイクロマシンを開発するという。今回開発した作製手法は、バイオセンサーやウェアラブルデバイスなどのデバイス開発にも応用していく。

 体内で働くナノ・マイクロマシンは、体に害を及ぼさない素材で作られ、役割を終えた後は体内で自然分解されてなくなるのが理想的だ。タンパク質はその素材として有望だが、繊細で、少しの刺激でも立体構造が壊れ、機能も失われるものが多い。そのため、複数のタンパク質を部品として使い、乾燥状態にも耐える強さと高度な機能を備えたナノ・マイクロマシンを組み立てることは困難とされていた。

photo タンパク質マイクロマシンによる活性酸素の除去 出典:産業技術総合研究所
photo タンパク質マイクロマシンの作製手順 出典:産業技術総合研究所
photo タンパク質マイクロマシンの形状 出典:産業技術総合研究所

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