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タンパク質を運ぶナノファイバー　[CVX-化学発展演習日記] [編集]

こんにちは～　(*^_^*)/

今年の５月に京都大学ですばらしい開発が行われました。

----------------------------------------(産経新聞2010.5.18より転載)--

タンパク質運ぶ微少ファイバー開発　がん研究に活路　京大大学院研究チーム

直径ナノメートル（１ナノメートルは１０億分の１メートル）サイズの繊維「ナノファイバー」が、ファイバー内で微少なタンパク質を輸送するシステムを、京都大大学院工学研究科の浜地格（いたる）教授（合成生物化学）らの研究チームが世界で初めて突き止め、１８日付（日本時間）の英科学誌「ネイチャー・コミュニケーションズ」（電子版）に掲載された。

　研究チームはこれまでに、水にも油にもなじむ特殊な分子を合成することでナノファイバーの開発に成功。今回は同ファイバーがタンパク質を運ぶシステムを明らかにした。発病すると特殊なタンパク質が増加する前立腺がんなどで、血液中から同タンパク質をより効率的に取り出すことが期待され、がん研究に役立ちそうだ。

　研究チームは、ナノファイバー内で活発に移動する分子の存在を確認。この分子にタンパク質を引きよせる性質を持つビタミンを結合させると、同ビタミンがタンパク質と結合してファイバー内を移動することが分かった。

　研究チームは「タンパク質とビタミンを分離させることができれば、ファイバーを使って細胞内からタンパク質を取り出すことにつながる。今後も研究に努め、医学的に応用したい」と話している。

------------------------------------(以上引用終わり)----------------

その具体的な研究内容がこちらです。新聞記事はあっさりとまとめすぎていて分かりにくいので、ぜひとも、新聞記事から大学の研究発表のページへ直接リンクを張って欲しいですね。

----------------------------------------(京大のHPより転載)--------

本研究グループは、水にも油にも馴染む性質を持った両親媒性分子（図1）が形成する自己組織化ヒドロゲルと、その基本構造であるナノサイズの極細繊維の機能開発を進めています。今回、自己組織化ナノファイバーの性質を詳細に調べている過程で、ファイバーを構成する個々の分子が繊維構造を維持したまま活発に移動することを世界で初めて実証し、構成分子が川の流れのような流動性を持っていることが分かりました。また、この移動の挙動は、ファイバー構成分子が持っている電荷に依存して変化し、ファイバーに電場をかけることでコントロールできることも明らかにしました。

図1：自己組織化によりナノファイバーを形成する両親媒性分子の構造

　そして、この自己組織化ナノファイバーを物質輸送のレールとして利用するために物質結合部位を導入すると、たんぱく質やナノ粒子がナノファイバー表面に結合して、そのファイバー上を一次元的に移動することも分かりました（図2）。特に、ナノ粒子の場合には、その動きを1個ずつ独立に顕微鏡によって観察することができることから、ナノ粒子がファイバー上を運動している様子を直接可視化して、解析しました。

図2：自己組織化による物質結合能を有するナノファイバーの形成と結合したナノ物質の移動の概念図

　また、この自己組織化ナノファイバーはマイクロ流路を利用すると、その向きを揃えることも可能で、ビーズの移動を直線状にコントロールできることも明らかにしました（図3）。詳しい検証の結果、ビーズの運動速度（0.3µm/s）は分子レールを構成している両親媒性分子がファイバー中を流れる速度とほぼ一致しました。このことは、レールに結合した物質はレール自身の流れ、すなわち両親媒性分子の流動性を利用して運ばれることを示しており、微小管などの生体輸送システムとは全く異なったメカニズムを持った人工の分子レールができたことを意味します。また興味深いことに、その速度はある種の微小管結合たんぱく質あるいはDNA結合たんぱく質が微小管、もしくは DNA上を一次元ランダム運動する速度（拡散係数＝0.1～0.4µm²/s）とほぼ同じで、分子の世界では十分早いものでした。

図3：マイクロ流路中で配向させた自己組織化ナノファイバーにナノビーズが結合し、長軸に沿って運動していることを可視化した顕微鏡画像（スケールバー＝5µm）
左と中央は各時間でファイバー上のナノビーズ（1、2、3、4）の位置を捉えた画像、右は各ナノビーズが1分39秒630ミリ秒の時間内で1次元方向に往復運動した軌跡（赤、紫、青、緑の線で表示）を画像に重ねたもの。

--------------------------------------------(以上引用終わり)-----------------

すごい技術ですね。医療その他、応用範囲はきわめて広いと思われます。

大学のホームページって、こうした最新研究の発表の場でもありますから、色々と見て回ると、とても興味を引かれる(場合によっては人生を変えるかも)研究に出くわすことがあります。