タンパク質の相互作用や細胞内への取り込みを調節するための弱酸性カルボキシ基グラフトβ-シクロデキストリンを有する酸分解性ポリロタキサン

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医薬品への応用
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β-シクロデキストリン(β-CD)を糸状にした酸分解性ポリロタキサン(β-CD PRX)のコレステロール関連代謝疾患に対する治療効果を向上させるために、β-CD PRXのカルボキシル化が細胞内への取り込みに及ぼす影響を調べた。β-CD PRXにカルボキシメチルカルバミン酸(CMC),カルボキシエチルカルバミン酸(CEC),カルボキシプロピルカルバミン酸(CPC)を修飾すると,先行研究で用いられた2-(2-ヒドロキシエトキシ)エチルカルバミン酸(HEE-PRX)を修飾した場合に比べて,PRXと脂質層モデルとの相互作用がわずかに低下した。しかし,すべてのカルボキシル化β-CD PRXは,HEE-PRXに比べてタンパク質モデルとの相互作用が有意に強かった。カルボキシル化β-CD PRXは,HEE-PRXと比較して,MSR-A陽性のRAW 264.7細胞において,マクロファージ・スカベンジャー受容体A(MSR-A)を介したエンドサイトーシスによる細胞内への取り込みが有意に高かった。興味深いことに、カルボキシル化β-CD PRXは、MSR-A陰性細胞においても、HEE-PRXと比較して有意に高い細胞内取り込みを示した。カルボキシル化されたβ-CD PRXは、他の膜タンパク質と強く相互作用し、その結果、細胞内への取り込みが高くなると考えられる。アルキルスペーサーの長さは,カルボキシル化PRXの細胞内取り込みレベルに影響を与えたが,この関係は細胞種によって異なっていた。さらに、カルボキシル化したβ-CD PRXは、RAW 264.7細胞およびNIH/3T3細胞に対して細胞毒性を示さなかった。以上のことから,カルボキシル化されたβ-CD PRXは,MSR-A陰性細胞への高い細胞内封入効率と無視できる毒性を示すことから,β-CD PRXの治療への応用が期待できる化学修飾法であると考えられる。

Shunyao Zhang,Atsushi Tamura & Nobuhiko Yui (2021) Weakly acidic carboxy group-grafted β-cyclodextrin-threaded acid-degradable polyrotaxanes for modulating protein interaction and cellular internalization.
Accepted author version posted online: 28 May 2021
https://doi.org/10.1080/14686996.2021.1935315

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