タンパク質性ナノカプセルのドラッグデリバリーシステム(DDS)への応用

薬理効果を十分に発揮させるために、必要な量を望みの時間に標的部位に送達する薬物送達システム（DDS）は注目されている。DDSキャリアとしてリポソームを使用する例が多いが、開閉制御手段、サイズコントロール、局所送達のための抗体等の結合効率において課題がある。大腸菌のシャペロニンGroEL/GroESは、直径約5 nmの空洞内にナノ粒子を内包し、GroESの解離と共に内包物を放出する。GroELはATP加水分解にかかる約8秒でGroESを解離するが、ATP加水分解を遅くした変異型GroELD52/398Aでは約12日間内包物を閉じ込めたまま複合体が維持されるため、タンパク質性ナノカプセルとして応用を検討している。本研究では、核移行シグナル及び膜透過ペプチド配列を融合したGroES変異体を遺伝子工学的手法で作製し、高い細胞膜透過率と核送達率を示すDDSキャリアの開発を目指している。

GroESのN末端及びC末端に核移行シグナル（AhR）、膜透過ペプチド（PTD）を融合させたGroES変異体の発現系を構築した。SDSポリアクリルアミドゲル電気泳動（SDS-PAGE）で分離後、ウェスタンブロットにより各GroES変異体を検出し（図2）、98%以上の精製度まで精製した。それぞれのGroES変異体とGroELにアデノシン三リン酸（ATP）を加えて作製したシャペロニン複合体を蛍光標識し、動物細胞の培養液に添加したところ、シャペロニン複合体を示す蛍光シグナルが細胞内に移行し、さらに核送達していることが観察できた。この結果から、細胞内に届けたい生理活性物質（ドラッグ）をGroEL/GroES複合体に内包すれば、化学的な修飾を必要とせずに細胞内への取り込みが促進できることが示された。