Poly(peptide): Synthesis, Structure, and Function of Peptide-Polymer Amphiphiles and Protein-like Polymers

Conspectus

この口座では、ポリペプチドという新しいクラスの物質として紹介した高分子足場に密に配列した側鎖としての機能ペプチド構成について述べています。 ポリペプチドの一般的なクラスは2つある。 (1)親水性ブロックの側鎖としてペプチドが密に配列し、ミセル集合を促進する疎水性ブロックに接続したブロック共重合体からなるペプチド-ポリマー両親媒性物質 (PPAs) と、(2) それぞれペプチド側鎖を含むモノマーからなるペプチド-ブラシポリマー (Protein-like Polymers, PLPs) の2つの一般的なクラスについて述べる。 このように組織化されたペプチドは、ポリマーや高分子ナノ粒子に、その配列に固有の様々な機能性を付与する。 したがって、生理活性や刺激に対する応答性に乏しいポリマーやナノ粒子を、好みのペプチドに結合させると、タンパク質と結合し、細胞や組織に入り、生体内分布パターンを制御して切り替えることができ、酵素基質（例えば、キナーゼ、ホスファターゼ、プロテアーゼ）にすることができるようになる。 実際、ペプチド基質が組み込まれた場合、高分子材料において、動力学的あるいは熱力学的に駆動される形態転移が酵素的に誘導されうる。 相乗的に、ポリマーはペプチドをパッキングし、拘束することによって、ペプチドの活性と機能の変化を強制する。 足場は、ペプチドをタンパク質分解から保護し、静脈内注射されたペプチドの薬物動態プロファイルを変え、さもなければ細胞不透過性の治療ペプチドの細胞への取り込みを増加させ、あるいはペプチド基質活性を完全に変化させることが可能である。 さらに、配列制御されたペプチド（固相合成により生成）に加えて、ポリマーは、特に、よく定義されたブロックおよび末端標識（例えば、色素、造影剤、荷電部位）を可能にするリビング重合戦略により、それ自身の配列依存性の情報を運ぶことが可能である。 したがって、ペプチドとポリマーの2つの要素が協力し合って、それぞれ単独では全く異なるユニークな機能と特性を持つ材料を作り出すことができる。 ここでは、このような生体分子高分子複合体へのアクセスに関する合成戦略の開発について述べる。 例えば、心筋梗塞や癌などの疾患組織のイメージング、低分子薬剤の腫瘍への高い特異性、他の不浸透性ペプチドへの細胞透過性の付与、胃酸や全血などの厳しい条件下での生物活性ペプチドのタンパク質分解からの保護、幹細胞などの従来は感染しにくかった種類の細胞へのタンパク質輸送など、ポリペプチドベース材料は様々な生物医学応用に有用であることが述べられています。 ポリペプチド材料は、オリゴペプチドの配列、重合度、ポリマー骨格上のペプチド配置、ポリマー骨格の化学的設計によって、構成するペプチドとポリマーの両方に新しい特性を与えることができる。 これらの特性から、このアプローチは、様々な場面で医薬品や材料としてのペプチドを開発するために有用であると考えられます。