【プログラム】

　⾃⼰組織化ペプチドは、アミノ酸配列のみ、あるいはアミノ酸配列に疎⽔性基などの⼈⼯的な置換基を導⼊した分⼦群であり、⽔素結合、疎⽔性相互作⽤、静電相互作⽤などを利⽤して⾃発的に集合し、ナノファイバー、ミセル、シートなど多様な超分⼦構造を形成する。このような⾃⼰組織化ペプチドは、⽣体適合性や⽣分解性、分⼦設計・化学修飾の⾃由度の⾼さなどから、ドラッグデリバリーシステム（DDS）、細胞培養基材、再⽣医療などへの応⽤が期待されている。⼀⽅、⽬的とする⾃⼰組織化構造や機能を得るためには、ペプチド配列や疎⽔性基などの分⼦構造に加え、分⼦間相互作⽤、調製法など、多数の因⼦を考慮した材料設計が必要である。また、材料として利⽤するためには、⾃⼰組織化構造の形成のみならず、その構造、安定性、分⼦動態、タンパク質や細胞との相互作⽤を適切に評価することが重要となる。
　本講演では、⾃⼰組織化ペプチド材料について、分⼦設計、合成、⾃⼰組織化構造の評価法を基礎から概説する。特に、両親媒性ペプチドによるナノファイバー形成を例として、分⼦構造や分⼦間相互作⽤が集合構造およびその動的性質にどのように影響するかを紹介する。さらに、タンパク質の導⼊による⾃⼰組織化材料の機能化、細胞・⽣体膜との相互作⽤制御など、バイオマテリアルやDDSへの応⽤例について、講演者らの研究成果を交えて解説する。これらを通じて、⾃⼰組織化ペプチドをバイオ材料として利⽤する際の分⼦設計から機能評価までの基本的な考え⽅と、今後の材料開発・応⽤展開に向けた設計指針を理解することを⽬的とする。

１．⾃⼰組織化ペプチド材料の基礎と分⼦設計
　1-1. ⾃⼰組織化ペプチドとは
　1-2. ⾃⼰組織化を駆動する分⼦間相互作⽤
　1-3. ⾃⼰組織化ペプチドの分⼦設計
　1-4. 分⼦構造と⾃⼰組織化構造・物性

２．⾃⼰組織化ペプチドの合成・調製と構造評価
　2-1. 固相ペプチド合成と機能性部位の導⼊
　2-2. ⾃⼰組織化試料の調製
　2-3. 会合挙動の評価
　2-4. 分⼦間相互作⽤の評価
　2-5. 顕微鏡による形態観察

３．⾃⼰組織化ペプチド材料の動的性質と機能
　3-1. ⾃⼰組織化ペプチド材料における動的性質
　3-2. 分⼦間相互作⽤と動的性質
　3-3. 動的性質の評価法
　3-4. ⾃⼰組織化ペプチド材料の動的性質と材料機能

４．⾃⼰組織化ペプチドの⽣体機能化
　4-1. 機能性ペプチド・タンパク質の導⼊
　4-2. 酵素反応を利⽤した⾃⼰組織化ペプチド材料の事後機能化
　4-3. 機能分⼦導⼊による階層構造・動的性質の変化
　4-4. 細胞・⽣体膜との相互作⽤とその制御

５．⾃⼰組織化ペプチド材料のバイオ応⽤
　5-1. 細胞培養基材・再⽣医療材料への応⽤
　5-2. DDSへの応⽤
　5-3. ワクチンへの応⽤
　5-4. 動的・階層的バイオマテリアルへの展開

【質疑応答】

【キーワード】

⾃⼰組織化ペプチド、超分⼦、合成、構造評価、DDS、バイオマテリアル

【プログラム】

　両親媒性高分子からなる高分子ミセルは、ナノ粒子製剤の基盤となる物質として注目されています。このようなナノ粒子製剤は、従来の低分子医薬品とは異なり、粒子のサイズや形などに起因した特有の性質を示します。そのため、ナノ粒子製剤の構造を正しく可視化し、物理化学的特性と構造の関係を明らかにすることは、ナノ粒子製剤の創出、品質保証の観点から極めて重要です。ナノ粒子の構造の可視化には、可視光やX線、中性子などを用いた散乱法が大きな役割を果たします。
　本講座では、ナノ粒子製剤として高分子ミセルを取り上げ、可視光と放射光X線を光源とした散乱法を活用した高分子ミセルの構造解析法について解説する。

1. 散乱法によるナノ粒子の構造解析の概要
　  空間スケール、イメージング(顕微鏡法)との比較・相補的利用

2. 多角度光散乱(MALS)による高分子ミセルの構造解析
　2-1 MALSの基礎
　2-2 分級カラム、流動場分画法を組み合わせたMALSによる高分子ミセルのキャラクタリゼーション

3. X線小角散乱(SAXS)によるナノ粒子の構造解析
　 3-1 ナノ粒子からSAXSの基礎
　 3-2 SAXSによるナノ粒子の構造解析例
　 3-2 放射光を光源としたSAXSによる高分子ミセル(ナノ粒子)の構造解析・・・放射光の特徴を活かした構造解析
【質疑応答】

【キーワード】
高分子ミセル、ナノ粒子製剤、光散乱、X線小角散乱、放射光、異常散乱、流動場分画

【講演のポイント】
放射光X線や可視光を使った散乱法を中心に高分子ミセルをはじめとする様々なナノ粒子のキャラクタリゼーションを20年以上にわたり行ってきました。特に、小角X線散乱については、測定に加え、解析プログラムや装置の作成などを行っています。

【習得できる知識】
・MALSの解析法
・サイズ排除クロマトグラフィーおよび流動場分画法と組み合わせたMALSによる構造解析法
・SAXSによるナノ粒子の構造解析法
・放射光の活用法

【プログラム】

　mRNAワクチンの実用化により核酸医薬の可能性が大きく広がる一方、LNPによる肝集積など、組織選択性に関する課題が依然として残されています。我々は、高分子ベースのミセルを用いた新たな核酸送達システムの開発に取り組んでいます。高分子ミセルは、組織傷害、炎症反応を惹起することなくmRNAを送達できることが特長で、治療用mRNAを搭載することで、様々な疾患モデルの治療に成功したほか、既に治験も行われています。さらに、中枢神経系へのmRNA送達やCRISPR/Cas9システムの脳内デリバリーにも成功しています。本講演では、ミセル技術の設計原理と標的化戦略を概説し、国産ゲノム編集技術の実用化に向けたデリバリーシステムの可能性と課題について議論したいと考えています。

1. mRNA創薬と高分子DDS

2. mRNA搭載高分子ミセルの概要

3. mRNA搭載高分子ミセルを用いた疾患治療、ゲノム編集

4. 次世代mRNA搭載高分子ミセルの開発

5. 高分子を用いた遺伝子治療薬の動態制御

6. まとめ
【質疑応答】

【キーワード】
高分子ミセル、mRNA創薬、ゲノム編集、DDS

【講演のポイント】
核酸送達では脂質と高分子が長年検討され、それぞれ長所、課題がある。現在のmRNA創薬は脂質ナノ粒子の性能が発揮される医療領域に集中しているが、高分子DDSの脂質ナノ粒子と異なる特性を活かすことで、これまでに対象となってこなかった領域へとmRNAの応用を拡大できる。本講演では、その可能性について詳説する。

【習得できる知識】
・mRNA創薬におけるDDS設計
・高分子ミセルの設計原理
・mRNA搭載高分子ミセルの創薬展開