JP2006042812A - Method for producing functional macromolecular complex - Google Patents

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桂子 岡
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明士 藤田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a functional macromolecular complex by which various functional molecules can be arranged arbitrarily in nano level, the distance between the functional molecules can be regulated so as to be constant, the combination of kinds of the functional molecules can be easily changed, and the functional molecules can readily be bonded to spacer molecules in an arbitrary solution substantially without damaging the functions of the functional molecules. <P>SOLUTION: The method for producing the functional macromolecular complex involves carrying out a polymerase chain reaction in the presence of a primer pair of two kinds of primers having bondable sites to the functional molecule having a bonding activity to a biopolymer, and a template nucleic acid. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、同一種の機能性分子又は異なる種の少なくとも2つの機能性分子が核酸スペーサーを介して連結した機能性高分子複合体の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a functional polymer complex in which functional molecules of the same species or at least two functional molecules of different species are linked via a nucleic acid spacer.

物質の評価、医療等の用途に細胞を利用する場合、細胞本来の性質を再現させるために、生体外、すなわち、人工的な基材の上で、細胞の機能、例えば、接着、増殖、分化、未分化、細胞死等を精緻に制御する技術が必要となる。本来の性質を失った細胞の使用は、例えば、薬物の作用の誤った解釈、移植した細胞の生体に対する不適合等を招く場合があるという欠点がある。そのため、人工基材を種々改変する試みが活発になされている。その際に、細胞、特に、細胞表面受容体が認識できる細胞接着性の機能性分子が重要な機能を担うことになる。   When cells are used for evaluation of substances, medical applications, etc., in order to reproduce the original properties of cells, cell functions such as adhesion, proliferation and differentiation in vitro, ie on artificial substrates Therefore, a technique for precisely controlling undifferentiation, cell death and the like is required. The use of cells that have lost their original properties has the disadvantages of, for example, misinterpretation of the action of the drug, and incompatibility of the transplanted cells with the living body. For this reason, attempts have been actively made to variously modify artificial base materials. In that case, the cell adhesion functional molecule which can recognize a cell, especially a cell surface receptor will bear an important function.

機能性分子として、生体内から抽出した細胞外マトリクスであるコラーゲン、エラスチン、フィブロネクチン、ラミニン等を用いて、人工基材を被覆し、生体内と同等の環境を再現することで細胞機能を制御する研究が古くから行われている(例えば、非特許文献1、2参照。)。また、機能性分子として、ホルモンやサイトカインを用いて、人工基材を被覆する方法を利用することによっても、生体内と同等の環境(濃度、密度等を同等レベルにするという意味での同等の環境)を再現することで細胞機能を制御する研究がなされている(例えば、非特許文献3参照)。   As functional molecules, collagen, elastin, fibronectin, laminin, etc., which are extracellular matrices extracted from the living body, are used to coat artificial substrates and control the cell function by reproducing the environment equivalent to that in the living body. Research has been conducted for a long time (see Non-Patent Documents 1 and 2, for example). In addition, by using a method of coating an artificial substrate using hormones or cytokines as functional molecules, the same environment (concentration, density, etc.) as in the living body is equivalent. Studies have been made to control cell functions by reproducing (environment) (for example, see Non-Patent Document 3).

しかし、抽出した細胞外マトリクスによって細胞の機能を制御する方法では、生体内から精製できる細胞外マトリクスの種類が実質的に限られること、微量の抽出困難な細胞外マトリクスを用いることが実質的にできないこと、純度や不純物等の影響により再現性の高い結果を得ることが困難であること等の欠点がある。そのため、それぞれの細胞の、それぞれの機能に見合った環境を、人工基材上に設計して再構成することは困難であるのが現状である。   However, in the method of controlling cell functions by the extracted extracellular matrix, the types of extracellular matrix that can be purified from the living body are substantially limited, and it is substantially possible to use a small amount of extracellular matrix that is difficult to extract. There are drawbacks such as inability to obtain results with high reproducibility due to the influence of purity and impurities. For this reason, it is difficult to design and reconfigure an environment suitable for each function of each cell on an artificial substrate.

以上の欠点を解決すること、細胞外マトリクスの作用を単純化して理解すること、さらには移植用材料として抽出マトリクスに起こりうる病原体の混入を回避するため、コラーゲン、フィブロネクチン、ラミニン等の細胞外マトリクスに含まれたアミノ酸配列を有し、かつ細胞表面受容体が認識できる合成ペプチド分子を機能性分子として用い、密度及び種類を種々変更して人工基材上に被覆して細胞機能を制御する試みもなされている(例えば、非特許文献4、5)。   In order to solve the above drawbacks, to simplify and understand the action of extracellular matrix, and to avoid contamination of pathogens that can occur in the extraction matrix as a transplant material, extracellular matrix such as collagen, fibronectin, laminin, etc. An attempt to control cell function by using synthetic peptide molecules that have the amino acid sequence contained in and that can be recognized by cell surface receptors as functional molecules, and that are coated on an artificial substrate with various changes in density and type. (For example, Non-Patent Documents 4 and 5).

前記機能性分子を配列させる方法の1つとして、ナノメーターの長さを有する高分子スペーサーにより機能性分子同士を連結する技術(スペーサー法)が報告されている。   As one of methods for arranging the functional molecules, a technique (spacer method) in which functional molecules are linked by a polymer spacer having a nanometer length has been reported.

例えば、ダイ(W.Dai)らは、フィブロネクチン中に含まれる細胞表面受容体中のアミノ酸配列から構成される機能性分子であるRGD分子同士又はラミニン中のアミノ酸配列から構成される機能性分子であるYIGSR分子同士を、平均分子量約3500のポリエチレングリコール鎖を介して、2分子結合させ、細胞凝集剤を製造することを報告している(例えば、非特許文献6参照)。   For example, Dai (W. Dai) et al. Are functional molecules composed of RGD molecules that are functional molecules composed of amino acid sequences in cell surface receptors contained in fibronectin or amino acid sequences in laminin. It has been reported that two YIGSR molecules are bonded to each other via polyethylene glycol chains having an average molecular weight of about 3500 to produce a cell aggregating agent (see, for example, Non-Patent Document 6).

また、川崎らは、フィブロネクチン中に含まれる細胞表面受容体中のアミノ酸配列から構成される機能性分子であるRGD分子と、そのシナジー配列であるPHSRN分子とを、平均分子量2500〜3400のポリエチレングリコール鎖を介して結合させ、ヘテロリガンド分子を製造することを報告している(非特許文献7及び8参照)。同様に、フィブロネクチン中のアミノ酸配列から構成される機能性分子であるRGDとEILDVとを結合させ、あるいはラミニン中の機能性分子であるPDSGRとYIGSRとを結合させ、分子を製造することが報告されている(例えば、非特許文献9及び10参照)。
PP.Lanza,R.Langer,J.Vacanti,Principles of Tissue Engineering,2nd Ed.,Academic Press(2000) 小出輝、林利彦 編、細胞外マトリクス−基礎と臨床−、愛智出版(2000) Y.Ito,Biomaterials,20,2333(1999) U.Hersel,C.Dahmen,H.Kessler,Biomaterials,24,4385(2003) H.Shin,S.Jo,AG.Mikos,Biomaterials,24,4353(2003) W.Dai,J.Belt,WM.Saltzman,Bio/Technology,12,797−801(1994) S.Yamamoto,Y.Kaneda,N.Okada,S.Nakagawa,K.Kubo,S.Inoue,M.Maeda,Y.Yamashiro,K.Kawasaki,T.Mayumi,Anti−Cancer Drugs,5,424−428(1994) Y.Suzuki,K.Hojo,I.Okazaki,H.Kamata,M.Sasaki,M.Maeda,M.Nomizu,Y.Yamamoto,S.Nakagawa,T.Mayumi,K.Kawasaki,Chem.Pharm.Bull.50(9),1229−1232(2002) M.Maeda,Y.Izuno,K.Kawasaki,y.Kaneda,y.Mu,y.Tsutsumi,KW.Lem,T.Mayumi,Biochem.Biophys.Res.Commun.,241,595−598(1997) M.Maeda,K.Kawasaki,Y.Mu,H.Kamada,Y.Tsutsumi,TJ.Smith,T.Mayumi,Biochem.Biophys.Res.Commun.,248,485−489(1998)
Kawasaki et al. Also converted RGD molecules, which are functional molecules composed of amino acid sequences in cell surface receptors contained in fibronectin, and PHSRN molecules, which are synergistic sequences thereof, into polyethylene glycol having an average molecular weight of 2500-3400. It has been reported that a heteroligand molecule is produced by binding via a chain (see Non-Patent Documents 7 and 8). Similarly, it has been reported that RGD and EILDV, which are functional molecules composed of amino acid sequences in fibronectin, are combined, or PDSGR and YIGSR, which are functional molecules in laminin, are combined to produce a molecule. (For example, see Non-Patent Documents 9 and 10).
PP. Lanza, R.A. Langer, J. et al. Vacanti, Principles of Tissue Engineering, 2nd Ed. , Academic Press (2000) Teruhiko Koide, Toshihiko Hayashi, Extracellular Matrix-Fundamentals and Clinical Studies, Aichi Publishing (2000) Y. Ito, Biomaterials, 20, 2333 (1999) U. Hersel, C.I. Dahmen, H.M. Kessler, Biomaterials, 24, 4385 (2003) H. Shin, S .; Jo, AG. Mikos, Biomaterials, 24, 4353 (2003) W. Dai, J. et al. Belt, WM. Saltzman, Bio / Technology, 12, 797-801 (1994). S. Yamamoto, Y. et al. Kaneda, N .; Okada, S .; Nakagawa, K .; Kubo, S .; Inoue, M .; Maeda, Y .; Yamashiro, K .; Kawasaki, T .; Mayumi, Anti-Cancer Drugs, 5, 424-428 (1994) Y. Suzuki, K .; Hojo, I .; Okazaki, H .; Kamata, M .; Sasaki, M .; Maeda, M .; Nomizu, Y .; Yamamoto, S .; Nakagawa, T .; Mayumi, K. et al. Kawasaki, Chem. Pharm. Bull. 50 (9), 1229-1232 (2002) M.M. Maeda, Y .; Izuno, K.M. Kawasaki, y. Kaneda, y. Mu, y. Tsusumumi, KW. Lem, T .; Mayumi, Biochem. Biophys. Res. Commun. 241, 595-598 (1997) M.M. Maeda, K .; Kawasaki, Y. et al. Mu, H .; Kamada, Y .; Tsutsumi, TJ. Smith, T.M. Mayumi, Biochem. Biophys. Res. Commun. , 248, 485-489 (1998)

本発明は、1つの側面では、様々な機能性分子を任意にナノレベルで配列させること、溶液中での機能性分子間の距離を一定に設定して制御すること、機能性分子の種類の組み合わせを容易に変えることができること、機能性分子の機能を実質的に損なうことなく任意の溶液中で簡便に機能性分子をスペーサー分子に結合させることができること等の少なくとも1つを可能にする、機能性高分子複合体の製造方法を提供することにある。なお、本発明の他の課題は、本明細書の記載等から明らかである。   The present invention, in one aspect, arbitrarily arranges various functional molecules at the nano level, controls the distance between the functional molecules in a solution to be constant, controls the types of functional molecules Enabling at least one of easily changing the combination, being able to easily bind the functional molecule to the spacer molecule in any solution without substantially impairing the function of the functional molecule, The object is to provide a method for producing a functional polymer composite. Note that other problems of the present invention are apparent from the description of the present specification and the like.

すなわち、本発明の要旨は、
〔1〕 1)鋳型核酸と、
2)生体高分子との間で結合活性を有する機能性分子に対する結合性部位と、該鋳型核酸のセンス鎖の塩基配列中の連続したヌクレオチド残基からなる核酸又はその誘導体とを含有した第1のプライマーに該機能性分子が結合した第1の機能性分子結合プライマーと、
3)生体高分子との間で結合活性を有する機能性分子に対する結合性部位と、該鋳型核酸のアンチセンス鎖の塩基配列中の連続したヌクレオチド残基からなる核酸又はその誘導体とを含有し、該第1のプライマーの3’末端に対応する鋳型核酸上のヌクレオチドから少なくとも20ヌクレオチド長離れた位置に存在するヌクレオチドを3’末端のヌクレオチドとする第2のプライマーに該機能性分子が結合した第2の機能性分子結合プライマーと
の存在下に、ポリメラーゼ連鎖反応を行なうことを特徴とする、少なくとも2つの機能性分子を有する機能性高分子複合体の製造方法。並びに
〔2〕 (A)1)鋳型核酸と、
2’)生体高分子との間で結合活性を有する機能性分子に対する結合性部位と、該鋳型核酸のセンス鎖の塩基配列中の連続したヌクレオチド残基からなる核酸又はその誘導体とを含有した第1のプライマーと、
3’)生体高分子との間で結合活性を有する機能性分子に対する結合性部位と、該鋳型核酸のアンチセンス鎖の塩基配列中の連続したヌクレオチド残基からなる核酸又はその誘導体とを含有し、該第1のプライマーの3’末端に対応する鋳型核酸上のヌクレオチドから少なくとも20ヌクレオチド長離れた位置に存在するヌクレオチドを3’末端のヌクレオチドとする第2のプライマーと
の存在下に、ポリメラーゼ連鎖反応を行なうことにより、該機能性分子に対する少なくとも2つの結合性部位を有する高分子複合体を合成する工程、及び
(B)前記工程(A)で得られた高分子複合体に、機能性分子を結合させることにより、少なくとも2つの機能性分子を有する機能性高分子複合体を合成する工程、
を含む、少なくとも2つの機能性分子を有する機能性高分子複合体の製造方法、
に関する。
That is, the gist of the present invention is as follows.
[1] 1) Template nucleic acid;
2) a first containing a binding site for a functional molecule having binding activity with a biopolymer, and a nucleic acid consisting of consecutive nucleotide residues in the base sequence of the sense strand of the template nucleic acid or a derivative thereof A first functional molecule-binding primer in which the functional molecule is bound to the primer of
3) a binding site for a functional molecule having binding activity with a biopolymer, and a nucleic acid consisting of consecutive nucleotide residues in the base sequence of the antisense strand of the template nucleic acid or a derivative thereof, A first molecule in which the functional molecule is bound to a second primer having a nucleotide at the 3 ′ end as a nucleotide present at a position at least 20 nucleotides away from the nucleotide on the template nucleic acid corresponding to the 3 ′ end of the first primer. A method for producing a functional polymer complex having at least two functional molecules, which comprises performing a polymerase chain reaction in the presence of two functional molecule-binding primers. And [2] (A) 1) a template nucleic acid;
2 ′) a binding site for a functional molecule having binding activity with a biopolymer, and a nucleic acid or a derivative thereof comprising a continuous nucleotide residue in the base sequence of the sense strand of the template nucleic acid 1 primer and
3 ′) a binding site for a functional molecule having binding activity with a biopolymer, and a nucleic acid or a derivative thereof consisting of consecutive nucleotide residues in the base sequence of the antisense strand of the template nucleic acid. A polymerase chain in the presence of a second primer having a nucleotide at the 3 ′ end as a nucleotide present at a position at least 20 nucleotides away from the nucleotide on the template nucleic acid corresponding to the 3 ′ end of the first primer. Performing a reaction to synthesize a polymer complex having at least two binding sites for the functional molecule; and (B) a functional molecule in the polymer complex obtained in the step (A). A step of synthesizing a functional polymer complex having at least two functional molecules by bonding
A method for producing a functional polymer complex having at least two functional molecules,
About.

本発明の機能性高分子複合体の製造方法によれば、様々な機能性分子を任意にナノレベルで配列させることができるという優れた効果を奏するまた、本発明の機能性高分子複合体の製造方法によれば、機能性分子の位置関係をナノメートルオーダーで一定に制御された機能性高分子複合体を得ることができるという優れた効果を奏する。したがって、本発明の製造方法により得られた機能性高分子複合体によれば、機能性分子の位置関係がナノメートルオーダーで規定可能であり、本発明の製造方法により得られた機能性高分子複合体は、生体分子内あるいは生体分子間の距離を正確に推定する際に有用である。   According to the method for producing a functional polymer composite of the present invention, there is an excellent effect that various functional molecules can be arbitrarily arranged at the nano level. According to the production method, there is an excellent effect that a functional polymer complex in which the positional relationship of functional molecules is controlled to be constant in the nanometer order can be obtained. Therefore, according to the functional polymer composite obtained by the production method of the present invention, the positional relationship of the functional molecules can be defined on the nanometer order, and the functional polymer obtained by the production method of the present invention. The complex is useful for accurately estimating the distance within or between biomolecules.

本明細書において、ペプチドのアミノ酸配列は、慣用の生化学命名法に準拠したアミノ酸の1文字表記又は3文字表記により表される場合がある。かかる表記とアミノ酸との対応関係を以下に示す。A又はAla:アラニン残基;D又はAsp:アスパラギン酸残基;E又はGlu:グルタミン酸残基;F又はPhe:フェニルアラニン残基;G又はGly:グリシン残基;H又はHis:ヒスチジン残基;I又はIle:イソロイシン残基;K又はLys:リジン残基;L又はLeu:ロイシン残基;M又はMet:メチオニン残基;N又はAsn:アスパラギン残基;P又はPro:プロリン残基;Q又はGln:グルタミン残基;R又はArg:アルギニン残基;S又はSer:セリン残基;T又はThr:スレオニン残基;V又はVal:バリン残基;W又はTrp:トリプトファン残基;Y又はTyr:チロシン残基;C又はCys:システイン残基。   In this specification, the amino acid sequence of a peptide may be represented by the one-letter code or the three-letter code of an amino acid in accordance with a conventional biochemical nomenclature. The correspondence between such notations and amino acids is shown below. A or Ala: alanine residue; D or Asp: aspartic acid residue; E or Glu: glutamic acid residue; F or Phe: phenylalanine residue; G or Gly: glycine residue; H or His: histidine residue; Or Ile: isoleucine residue; K or Lys: lysine residue; L or Leu: leucine residue; M or Met: methionine residue; N or Asn: asparagine residue; P or Pro: proline residue; Q or Gln : Glutamine residue; R or Arg: arginine residue; S or Ser: serine residue; T or Thr: threonine residue; V or Val: valine residue; W or Trp: tryptophan residue; Y or Tyr: tyrosine Residue; C or Cys: Cysteine residue.

本発明は、1つの側面では、生体高分子との間で結合活性を有する機能性分子に対する結合性部位を有する2種のプライマーからなるプライマー対と、鋳型核酸との存在下に、ポリメラーゼ連鎖反応を行なうことを特徴とする、少なくとも2つの機能性分子を有する機能性高分子複合体の製造方法に関する。   In one aspect, the present invention provides a polymerase chain reaction in the presence of a primer pair consisting of two kinds of primers having a binding site for a functional molecule having binding activity with a biopolymer and a template nucleic acid. The present invention relates to a method for producing a functional polymer complex having at least two functional molecules.

本発明の製造方法では、ポリメラーゼ連鎖反応を利用するため、目的の塩基長の機能性高分子複合体を選択的に作製することができ、かつ精製が容易であること等の利点を有する。   Since the production method of the present invention utilizes the polymerase chain reaction, it has advantages such as the ability to selectively produce a functional polymer complex having the desired base length and easy purification.

本発明の製造方法は、生体高分子との間で結合活性を有する機能性分子に対する結合性部位を有する2種のプライマーからなるプライマー対が用いられていることに1つの大きな特徴がある。したがって、本発明の製造方法によれば、機能性高分子複合体の製造に際して、機能性分子を、核酸又はその誘導体からなるスペーサーを介して配置させることができるため、様々な機能性分子を配列させることができという優れた効果を発揮する。また、本発明の製造方法によれば、前記機能性分子間の位置関係をナノメートルオーダーで一定に制御された機能性高分子複合体を得ることができるという優れた効果を発揮する。   The production method of the present invention has one major feature in that a primer pair consisting of two kinds of primers having a binding site for a functional molecule having binding activity with a biopolymer is used. Therefore, according to the production method of the present invention, when producing a functional polymer complex, functional molecules can be arranged via a spacer composed of a nucleic acid or a derivative thereof. The excellent effect of being able to be made is demonstrated. In addition, according to the production method of the present invention, it is possible to obtain an excellent effect that a functional polymer complex in which the positional relationship between the functional molecules is controlled to be constant in a nanometer order can be obtained.

なお、本明細書において、前記「スペーサー」とは、2つ以上の機能性分子間に配置され隣接する機能性分子間を対合している2本の分子鎖を介して結合できるものをいう。本発明の製造方法によれば、前記スペーサーは、生体高分子との間で結合活性を有する機能性分子に対する結合性部位を有する2種のプライマーからなるプライマー対から伸長された核酸又はその誘導体として生成される。   In the present specification, the “spacer” refers to a substance that can be bonded via two molecular chains that are arranged between two or more functional molecules and that pair adjacent functional molecules. . According to the production method of the present invention, the spacer is a nucleic acid extended from a primer pair consisting of two kinds of primers having a binding site for a functional molecule having binding activity with a biopolymer or a derivative thereof. Generated.

本発明の製造方法は、鋳型核酸と、生体高分子との間で結合活性を有する機能性分子に対する結合性部位を有する2種のプライマーからなるプライマー対とを用いて、ポリメラーゼ連鎖反応を行なうことに1つの大きな特徴がある。したがって、本発明の製造方法によれば、鎖長の長いスペーサーを有する機能性高分子複合体を容易に作製できるという優れた効果を発揮する。   The production method of the present invention performs a polymerase chain reaction using a template nucleic acid and a primer pair comprising two kinds of primers having a binding site for a functional molecule having a binding activity between biopolymers. There is one major feature. Therefore, according to the production method of the present invention, it is possible to easily produce a functional polymer complex having a long chain spacer.

本発明の製造方法によれば、同一種又は異なる種の少なくとも2つの機能性分子が二本鎖のスペーサーを介して連結した構造を有する機能性高分子複合体を得ることができる。   According to the production method of the present invention, a functional polymer complex having a structure in which at least two functional molecules of the same species or different species are linked via a double-stranded spacer can be obtained.

本発明の機能性高分子複合体の製造方法において、機能性分子の種類、数、機能性分子間の距離等は、目的に応じて選択されうる。   In the method for producing a functional polymer complex of the present invention, the type and number of functional molecules, the distance between functional molecules, and the like can be selected according to the purpose.

前記プライマー対としては、特に限定されないが、例えば、
1)生体高分子との間で結合活性を有する機能性分子に対する結合性部位と、鋳型核酸のセンス鎖の塩基配列中の連続したヌクレオチド残基からなる核酸又はその誘導体とを含有した第1のプライマーと、
2)生体高分子との間で結合活性を有する機能性分子に対する結合性部位と、該鋳型核酸のアンチセンス鎖の塩基配列中の連続したヌクレオチド残基からなる核酸又はその誘導体とを含有し、該第1のプライマーの3’末端に対応する鋳型核酸上のヌクレオチドから少なくとも20ヌクレオチド長離れた位置に存在するヌクレオチドを3’末端のヌクレオチドとする第2のプライマーと、
からなるプライマー対等が挙げられる。
The primer pair is not particularly limited.
1) a first containing a binding site for a functional molecule having binding activity with a biopolymer, and a nucleic acid or a derivative thereof consisting of consecutive nucleotide residues in the base sequence of the sense strand of the template nucleic acid A primer,
2) a binding site for a functional molecule having binding activity with a biopolymer, and a nucleic acid consisting of consecutive nucleotide residues in the base sequence of the antisense strand of the template nucleic acid or a derivative thereof, A second primer having a nucleotide at the 3 ′ end as a nucleotide present at a position at least 20 nucleotides away from the nucleotide on the template nucleic acid corresponding to the 3 ′ end of the first primer;
A primer pair consisting of

第1のプライマーと第2のプライマーとの間の距離は、目的とする機能性高分子複合体における機能性分子間の距離に応じて、適宜設定されうる。第1のプライマーと第2のプライマーとの間の距離は、具体的には、第1のプライマーの3’末端に対応する鋳型核酸上のヌクレオチドから、少なくとも20ヌクレオチド長であり、より具体的には、ポリメラーゼ連鎖反応の効率および、精製の容易さの観点から、30ヌクレオチド長以上、好ましくは、40ヌクレオチド長以上、より好ましくは、50ヌクレオチド長以上であり、ポリメラーゼ連鎖反応の効率及び正確性を良好に発揮させる観点から、1000ヌクレオチド長以下、好ましくは、800ヌクレオチド長以下、より好ましくは、500ヌクレオチド長以下であることが望ましい。   The distance between the first primer and the second primer can be appropriately set according to the distance between the functional molecules in the target functional polymer complex. The distance between the first primer and the second primer is specifically at least 20 nucleotides in length from the nucleotide on the template nucleic acid corresponding to the 3 ′ end of the first primer, more specifically Has a length of 30 nucleotides or more, preferably 40 nucleotides or more, more preferably 50 nucleotides or more from the viewpoint of the efficiency of the polymerase chain reaction and the ease of purification. From the viewpoint of exerting well, it is desirable that the length is 1000 nucleotides or less, preferably 800 nucleotides or less, more preferably 500 nucleotides or less.

なお、本明細書において、「センス鎖」の用語は、二本鎖核酸中の2種類の一本鎖核酸のうちの一方の一本鎖核酸を、便宜的に示すものであり、「アンチセンス鎖」は、他方の一本鎖核酸を示すものであることを意図する。   In the present specification, the term “sense strand” indicates one single-stranded nucleic acid of two types of single-stranded nucleic acids in a double-stranded nucleic acid for convenience, and “antisense”. “Strand” is intended to indicate the other single-stranded nucleic acid.

前記プライマーの長さは、特に限定されるものではなく、例えば、少なくとも10ヌクレオチド長であり、より具体的には、アニーリング位置の正確性の観点から、15ヌクレオチド長以上、好ましくは、18ヌクレオチド長以上、より好ましくは、20ヌクレオチド長以上であり、プライマー合成の収率低下を防ぐ観点から、100ヌクレオチド長以下、好ましくは、60ヌクレオチド長以下、より好ましくは、30ヌクレオチド長以下であることが望ましい。   The length of the primer is not particularly limited, and is, for example, at least 10 nucleotides in length. More specifically, from the viewpoint of accuracy of the annealing position, it is at least 15 nucleotides in length, preferably 18 nucleotides in length. As described above, more preferably, it is 20 nucleotides or more, and from the viewpoint of preventing the yield reduction of primer synthesis, it is 100 nucleotides or less, preferably 60 nucleotides or less, more preferably 30 nucleotides or less. .

前記プライマーのTm値(融解温度)は、特に限定されるものではなく、非特異的なアニーリングを抑制する観点から、50℃〜70℃の範囲が好ましく、2つのプライマーのTm値の差は10℃以下、より好ましくは、5℃以下であることが望ましい。   The Tm value (melting temperature) of the primer is not particularly limited, and is preferably in the range of 50 ° C. to 70 ° C. from the viewpoint of suppressing non-specific annealing, and the difference between the Tm values of the two primers is 10 It is desirable that the temperature be 5 ° C. or lower.

また、前記プライマー対は、かかるプライマー対により目的となるスペーサー部分を合成することが可能なプライマー対であればよい。前記プライマー対は、1つの側面では、鋳型核酸の一部の塩基配列からなるプライマー又は該鋳型核酸の一部の塩基配列を含有したプライマーである。前記プライマーは、別の側面では、鋳型核酸の一部の塩基配列に完全に相補的な塩基配列からなるものであってもよく、鋳型核酸の一部の塩基配列と1個又は数個のヌクレオチド残基が異なるプライマーであってもよい。   The primer pair may be a primer pair capable of synthesizing a target spacer portion using such a primer pair. In one aspect, the primer pair is a primer composed of a partial base sequence of a template nucleic acid or a primer containing a partial base sequence of the template nucleic acid. In another aspect, the primer may comprise a base sequence that is completely complementary to a part of the base sequence of the template nucleic acid, and a part of the base sequence of the template nucleic acid and one or several nucleotides Primers with different residues may be used.

本発明の製造方法において、核酸誘導体の原料として、ヌクレオチド30量体を超える長鎖の合成し易さなどの観点から、好ましくは、デオキシリボ核酸を利用することが望ましい。特に、二重らせんのDNA鎖においては、10塩基対で3.4nmの長さを有するという構造的にも明確であるため、好ましくは、核酸誘導体として二重らせんのDNA鎖(以下、dsDNAと略称することがある)を使用することが望ましい。   In the production method of the present invention, it is preferable to use deoxyribonucleic acid as a raw material of the nucleic acid derivative from the viewpoint of easy synthesis of a long chain exceeding 30 nucleotides. In particular, since a double-stranded DNA strand has a structurally clear structure of 10 base pairs and a length of 3.4 nm, it is preferable to use a double-stranded DNA strand (hereinafter referred to as dsDNA) as a nucleic acid derivative. It may be abbreviated).

本明細書において、前記「機能性分子」とは、生体高分子との間で結合活性を有する、合成又は天然の分子をいう。ここで、前記生体高分子としては、例えば、細胞、細胞外マトリクス、細胞間接着の受容体、その他各種生体組織表面におけるタンパク質、ホルモン、サイトカイン(増殖因子)、抗体、糖質等が挙げられる。   In the present specification, the “functional molecule” refers to a synthetic or natural molecule having binding activity with a biopolymer. Examples of the biopolymer include cells, extracellular matrix, receptors for intercellular adhesion, and proteins, hormones, cytokines (growth factors), antibodies, carbohydrates and the like on the surface of various other biological tissues.

前記機能性分子の結合活性は、例えば、表面プラズモン解析、ゲルシフトアッセイ、ファージディスプレイ法等により、評価されうる。例えば、表面プラズモン解析による結合活性の評価は、生体高分子を固定化したチップに、評価対象の機能性分子を含有した溶液を、一定の流速で、送液し、適切な検出手段により相互作用を検出することにより行なわれうる。前記検出手段としては、例えば、蛍光強度、蛍光偏向度等による光学的検出手段;マトリックス支援レーザー脱離イオン化−飛行時間型質量分析計(MALDI−TOF MS)、エレクトロスプレー・イオン化質量分析計(ESI−MS)等の質量分析計;これらの組み合わせ等が挙げられる。ここで、機能性分子と生体高分子とからなる複合体の形成を示すセンサーグラムが呈示された場合、該機能性分子が結合活性を有することの指標となる。   The binding activity of the functional molecule can be evaluated by, for example, surface plasmon analysis, gel shift assay, phage display method and the like. For example, in the evaluation of binding activity by surface plasmon analysis, a solution containing a functional molecule to be evaluated is fed at a constant flow rate to a chip on which a biopolymer is immobilized, and interaction is performed by an appropriate detection means. This can be done by detecting. Examples of the detection means include optical detection means based on fluorescence intensity, fluorescence deflection, etc .; matrix-assisted laser desorption ionization-time-of-flight mass spectrometer (MALDI-TOF MS), electrospray ionization mass spectrometer (ESI) -MS) and other mass spectrometers; and combinations thereof. Here, when a sensorgram indicating the formation of a complex composed of a functional molecule and a biopolymer is presented, it is an indicator that the functional molecule has binding activity.

本発明の製造方法においては、前記「少なくとも2つの機能性分子」は、互いに同一種又は異なる種の機能性分子であってもよい。   In the production method of the present invention, the “at least two functional molecules” may be functional molecules of the same species or different species.

本発明の製造方法に用いられる機能性分子は、化学的に誘導体化されたものであってもよい。   The functional molecule used in the production method of the present invention may be chemically derivatized.

また、本明細書において、前記「受容体」とは、細胞に存在し、各種の生理活性物質を特異的に認識し、該生理活性物質の作用を伝達し発現する生体高分子をいう。前記受容体としては、例えば、細胞内に存在する受容体(以下、細胞内受容体ともいう)、形質膜上に存在する受容体(以下、細胞表面受容体ともいう)等が挙げられる。   In the present specification, the “receptor” refers to a biopolymer that exists in a cell, specifically recognizes various physiologically active substances, and transmits and expresses the action of the physiologically active substance. Examples of the receptor include receptors present in cells (hereinafter also referred to as intracellular receptors), receptors existing on the plasma membrane (hereinafter also referred to as cell surface receptors), and the like.

細胞外マトリクスとしては、例えば、コラーゲン(例えば、プロコラーゲン等)、エラスチン、フィブロイン、フィブロネクチン、ビトロネクチン、ラミニン、エンタクチン、テネイシン、アグリン、アンカリン、トロンボスポンジン、エンタクチン、オステオポンチン、オステオカルシン、フィブリノーゲン、プロテオグリカン等が挙げられる。また、前記プロテオグリカンとしては、例えば、アグリカン、アグリン、パールカン、デュリン、フィブロモジュリン、ブレビカン等が挙げられる。   Examples of the extracellular matrix include collagen (eg, procollagen), elastin, fibroin, fibronectin, vitronectin, laminin, entactin, tenascin, agrin, ankaline, thrombospondin, entactin, osteopontin, osteocalcin, fibrinogen, proteoglycan and the like. Can be mentioned. Examples of the proteoglycan include aggrecan, agrin, perlecan, durin, fibrojuline, brevican and the like.

なお、本発明の製造方法においては、前記細胞外マトリクスに由来する一部分の構造、すなわち、生体内の細胞マトリクスの断片又は該断片に対応する合成ペプチドを、機能性分子として用いてもよい。   In the production method of the present invention, a partial structure derived from the extracellular matrix, that is, a cell matrix fragment in vivo or a synthetic peptide corresponding to the fragment may be used as a functional molecule.

前記「生体内の細胞マトリクスの断片」とは、細胞外マトリクスの一部分を化学的又は酵素的に切断し精製後に得られる、ある特定の細胞表面受容体が結合可能な精製断片をいう。前記生体内の細胞マトリクスの断片としては、特に限定されないが、例えば、CNBr処理されて得られるI型コラーゲンの精製断片〔例えば、WD.Staatz,JJ.Walsh,T.Pexton,SA.Santoro,J.Biol.Chem.,265(9),4778−4781(1990)に記載の断片等〕;CNBrやさらに必要に応じてトリプシン、サーモライシン、コラゲナーゼ等のプロテアーゼで処理をしたIV型コラーゲンの精製断片〔例えば、JA.Eble,R.Golbik,K.Mann,K.Kuhn,EMBO J.,12(12),4795−4802(1993)に記載の方法により得られる三重らせん構造を有する断片;EC.Tsilibary,AS.Charonis,J.Cell.Biol.,103(6),2467−2473(1986)に記載の方法により得られるNC1ドメイン等〕、フィブロネクチンをトリプシン又はペプシン等のプロテアーゼで処理することにより得られる細胞接着性の断片〔例えば、SK.Akiyama,E.Hasegawa,T.Hasegawa,KM.Yamada,J.Biol.Chem.,260(24),13256−13260(1985)参照〕等が挙げられる。   The “in vivo cell matrix fragment” refers to a purified fragment capable of binding to a specific cell surface receptor, obtained after purification by cleaving a part of the extracellular matrix chemically or enzymatically. The cell matrix fragment in the living body is not particularly limited. For example, a purified fragment of type I collagen obtained by CNBr treatment [for example, WD. Staatz, JJ. Walsh, T .; Pexton, SA. Santoro, J .; Biol. Chem. , 265 (9), 4778-4781 (1990), etc.]; a purified fragment of type IV collagen treated with a protease such as CNBr or, if necessary, trypsin, thermolysin, collagenase [eg, JA. Eble, R.M. Golbik, K .; Mann, K .; Kuhn, EMBO J. et al. , 12 (12), 4795-4802 (1993), a fragment having a triple helical structure; EC. Tsilibary, AS. Charonis, J.M. Cell. Biol. , 103 (6), 2467-2473 (1986)], cell adhesion fragments obtained by treating fibronectin with a protease such as trypsin or pepsin [for example, SK. Akiyama, E .; Hasegawa, T .; Hasegawa, KM. Yamada, J .; Biol. Chem. 260 (24), 13256-13260 (1985)].

また、前記「生体内の細胞マトリクスの断片に対応する合成ペプチド」とは、細胞外マトリクスに含まれるアミノ酸配列を含有し、かつある特定の細胞表面受容体が結合できる最小のアミノ酸配列の単位を有する化学的に合成されたオリゴペプチドをいう。   The “synthetic peptide corresponding to a fragment of a cell matrix in a living body” means a unit of a minimum amino acid sequence that contains an amino acid sequence contained in an extracellular matrix and that can bind to a specific cell surface receptor. It refers to a chemically synthesized oligopeptide.

本発明において機能性分子として利用されうる全てのペプチドには、目的に応じて付加的なアミノ酸残基がそのN末端側及び/又はC末端側に結合していてもよい。   In all peptides that can be used as a functional molecule in the present invention, an additional amino acid residue may be bonded to the N-terminal side and / or the C-terminal side depending on the purpose.

また、本発明において機能性分子として利用されうる合成ペプチドには、目的に応じて非天然型アミノ酸、化学的な修飾基、L体及びD体のアミノ酸のどちらか一方又はその両方が含まれていてもよい。   In addition, the synthetic peptide that can be used as a functional molecule in the present invention includes a non-natural amino acid, a chemical modification group, an L-form amino acid, a D-form amino acid, or both, depending on the purpose. May be.

前記合成ペプチドとしては、特に限定されないが、例えば、フィブロネクチン、ビトロネクチン、ラミニン、コラーゲン、トロンボスポンジン等に共通して含まれ、受容体が結合する最小のアミノ酸配列の単位として、アミノ酸が3個結合したArg−Gly−Asp(RGD)配列等が挙げられる。   The synthetic peptide is not particularly limited. For example, it is commonly contained in fibronectin, vitronectin, laminin, collagen, thrombospondin, etc., and 3 amino acids bind as a unit of the minimum amino acid sequence to which the receptor binds. Arg-Gly-Asp (RGD) sequence and the like.

前記RGD配列を含む直鎖状の合成ペプチドであって、本発明において、機能性分子として用いうるペプチドのアミノ酸配列としては、具体的には、特に限定されないが、例えば、RGD、RGDS、RGDV、RGDT、RGDF、GRGD、GRGDG、GRGDS、GRGDF、GRGDY、GRGDVY、GRGDYPC、GRGDSP、GRGDSG、GRGDNP、GRGDSY、GRGDSPK、YRGDS、YRGDG、YGRGD、CGRGDSY、CGRGDSPK、YAVTGRGDS、RGDSPASSKP(配列番号:1)、GRGDSPASSKG(配列番号:2)、GCGYGRGDSPG(配列番号:3)、及びGGGPHSRNGGGGGGRGDG(配列番号:4)等が挙げられる。   The linear synthetic peptide containing the RGD sequence, and the amino acid sequence of the peptide that can be used as a functional molecule in the present invention is not specifically limited. For example, RGD, RGDS, RGDV, RGDT, RGDF, GRGD, GRGDG, GRGDS, GRGDF, GRGDY, GRGDVY, GRGDYPC, GRGDSP, GRGDSG, GRGNP, GRGDSY, GRGDSPK, YRGDS, YRGDG, YRGDG SEQ ID NO: 2), GCGYGRGDSPG (SEQ ID NO: 3), GGGPHSRNGGGGGRGDGG (SEQ ID NO: 4), and the like.

また、RGD配列を含むペプチドを環状にすることで、受容体への結合活性を制御した機能性分子も本発明に利用することができる。   Moreover, the functional molecule which controlled the binding activity to a receptor by circularizing the peptide containing a RGD sequence can also be utilized for this invention.

前記環状ペプチドとしては、特に限定されないが、例えば、GPen*GRGDSPC*A、GAC*RGDC*LGA、AC*RGDGWC*G、シクロ(RGDf(NMe)V)、シクロ(RGDfV)、シクロ(RGDfK)、シクロ(RGDEv)、シクロ(GRGDfL)、シクロ(ARGDfV)、シクロ(GRGDfV)等が挙げられる。なお、ペプチド配列を示すアミノ酸一文字表記に含まれる小文字は、D−アミノ酸を示す。また、前記「Pen」は、ペニシラミンを示し、「*」は、分子内でジスルフィド結合をしたシステイン残基を示す。以下も同様である。   The cyclic peptide is not particularly limited. For example, GPen * GRGDSPC * A, GAC * RGDC * LGA, AC * RGDGWC * G, cyclo (RGDf (NMe) V), cyclo (RGDfV), cyclo (RGDfK), And cyclo (RGDEv), cyclo (GRGDfL), cyclo (ARGDfV), cyclo (GRGDfV) and the like. In addition, the small letter contained in the amino acid single letter notation which shows a peptide sequence shows D-amino acid. The “Pen” represents penicillamine, and “*” represents a cysteine residue having a disulfide bond in the molecule. The same applies to the following.

本発明の製造方法では、前記RGD配列以外にも種々の細胞外マトリクスに由来する最小のアミノ酸配列の単位を利用することができる。   In the production method of the present invention, in addition to the RGD sequence, a minimum amino acid sequence unit derived from various extracellular matrices can be used.

細胞外マトリクスの1つであるフィブロネクチン由来の最小アミノ酸配列としては、特に限定されないが、例えば、NGR、LDV、REDV、EILDV、KQAGDV等の配列が挙げられる。   Although it does not specifically limit as a minimum amino acid sequence derived from fibronectin which is one of the extracellular matrices, For example, sequences, such as NGR, LDV, REDV, EILDV, KQAGDV, are mentioned.

また、細胞外マトリクスの1つであるラミニン由来の最小アミノ酸配列としては、特に限定されないが、例えば、LRGDN、IKVAV、YIGSR、CDPGYIGSR、PDSGR、YFQRYLI、RNIAEIIKDA(配列番号:5)等の配列が挙げられる。また、ラミニン由来の最小アミノ酸配列には、例えば、野水基義、蛋白質 核酸 酵素、第45巻、15号、2475−2482(2000)等に記載の細胞接着活性のあるペプチドの配列等も包含される。前記細胞接着活性のあるペプチドの配列としては、例えば、ラミニンのα1鎖に由来するRQVFQVAYIIIKA(配列番号:6)、α1鎖Gドメインに由来するRKRLQVQLSIRT(配列番号:7)等が挙げられる。   In addition, the minimum amino acid sequence derived from laminin that is one of the extracellular matrices is not particularly limited, and examples thereof include sequences such as LRGDN, IKVAV, YIGSR, CDPGYIGSR, PDSGR, YFQRYLI, and RNIAEIIKDA (SEQ ID NO: 5). It is done. The minimum amino acid sequence derived from laminin includes, for example, the sequence of peptide having cell adhesion activity described in Noriyoshi Nomizu, Protein Nucleic Acid Enzyme, Vol. 45, No. 15, 2475-2482 (2000) and the like. . Examples of the sequence of the peptide having cell adhesion activity include RQVFQVAYIIIKA (SEQ ID NO: 6) derived from the α1 chain of laminin, RKRLQVQLSIRT (SEQ ID NO: 7) derived from the α1 chain G domain, and the like.

同様に、細胞外マトリクスの1つであるI型コラーゲン由来の最小アミノ酸配列としては、特に限定されないが、例えば、DGEA、KDGEA及びGPAGGKDGEAGAQG(配列番号:8)、GER、GFOGER等の配列が挙げられる。   Similarly, the minimum amino acid sequence derived from type I collagen, which is one of the extracellular matrices, is not particularly limited, and examples thereof include sequences such as DGEA, KDGEA and GPAGKDGEGAQG (SEQ ID NO: 8), GER, and GFOGER. .

さらに、細胞外マトリクスの1つであるエラスチン由来の最小アミノ酸配列としては、特に限定されないが、例えば、VAPG、VGVAPG、VAVAPG等の配列が挙げられる。   Furthermore, the minimum amino acid sequence derived from elastin that is one of the extracellular matrices is not particularly limited, and examples thereof include sequences such as VAPG, VGVAPG, and VAVAPG.

さらに、細胞外マトリクスの1つであるトロンボスポンジン由来の最小アミノ酸配列としては、VTXG等の配列が挙げられる。   Furthermore, examples of the minimum amino acid sequence derived from thrombospondin, which is one of the extracellular matrices, include sequences such as VTXG.

前記最小のアミノ酸配列の単位は、機能性分子として用いられる合成ペプチドに含有させることができる。   The minimum amino acid sequence unit can be contained in a synthetic peptide used as a functional molecule.

また、本発明の製造方法においては、細胞外マトリクスに由来するものでなくとも、単純に受容体に結合する物質、例えば、低分子物質として人工的に設計して合成された物質を、機能性分子として用いてもよい。   In the production method of the present invention, a substance that does not originate from the extracellular matrix but simply binds to a receptor, for example, a substance that is artificially designed and synthesized as a low molecular weight substance, is not functional. It may be used as a molecule.

前記受容体に結合する物質は、細胞外マトリクスに由来する一部分の構造モチーフを含むものであってもよく、該構造モチーフを含まないものであってもよい。前記物質としては、例えば、α5β1インテグリンに対するリガンド分子として、C*RRETAWAC*のペプチド等、α6β1インテグリンに対するリガンド分子として、VSWFSRHRYSPFAVS(配列番号:9)のペプチド等、αMβ2インテグリンに対するリガンド分子として、GYRDGYAGPILYN(配列番号:10)のペプチド等が挙げられる。   The substance that binds to the receptor may contain a part of the structural motif derived from the extracellular matrix, or may not contain the structural motif. Examples of the substance include a ligand molecule for α5β1 integrin, a peptide of C * RRETAWAC *, a ligand molecule for α6β1 integrin, a peptide of VSFSFRHRYSPFAVS (SEQ ID NO: 9), a ligand molecule for αMβ2 integrin, GYRDGAYAGIPILYN (sequence No. 10) and the like.

さらに、本発明の製造方法においては、GA.Sulyok,C.Gibson,SL.Goodman,G.Holzemann,M.Wiesner,H.Kessler,J.Med.Chem.,44(12),1938−1950(2001)等に記載されているような非ペプチドであって、受容体に結合する低分子物質も機能性分子として利用可能である。   Furthermore, in the production method of the present invention, GA. Sulyuok, C.I. Gibson, SL. Goodman, G.M. Holzemann, M .; Wiesner, H.C. Kessler, J. et al. Med. Chem. , 44 (12), 1938-1950 (2001) and the like, and low-molecular substances that bind to receptors can also be used as functional molecules.

また、受容体のうち、例えば、シンデカン、NG2、CD44等の受容体は、プロテオグリカンを含有することから、前記受容体中のアミノ酸配列を含有し、プロテオグリカンに対して結合するペプチドを機能性分子として用いることもできる。   Among receptors, for example, receptors such as syndecan, NG2, and CD44 contain proteoglycans. Therefore, peptides containing amino acid sequences in the receptors and binding to proteoglycans are used as functional molecules. It can also be used.

プロテオグリカンに対して結合するペプチドのアミノ酸配列としては、特に限定されないが、例えば、BBXB、XBBXBX、XBBBXXBX等のコンセンサス配列が挙げられる。なお、前記「X」は、疎水性アミノ酸、「B」は塩基性アミノ酸を示す。前記コンセンサス配列としては、具体的には、例えば、KRSR、FHRRIKA(骨シアロタンパク質に由来)、PRRARV(フィブロネクチンに由来)、WQPPRARI等や、より長いペプチド配列として、YEKPGSPPREVVPRPRPGV(配列番号:11)(フィブロネクチンに由来)、RPSLAKKQRFRHRNRKGYRSQR(配列番号:12)(ビトロネクチンに由来)、RIQNLLKITNLRIKFVK(配列番号:13)(ラミニンに由来)等が挙げられる。   Although it does not specifically limit as an amino acid sequence of the peptide couple | bonded with a proteoglycan, For example, consensus sequences, such as BBXB, XBBXBX, and XBBBXXX, are mentioned. “X” represents a hydrophobic amino acid, and “B” represents a basic amino acid. Specific examples of the consensus sequence include, for example, KRSR, FHRRIKA (derived from bone sialoprotein), PRRARV (derived from fibronectin), WQPPPARI, and the like, and YEKPGSPPREVVPRPPGV (SEQ ID NO: 11) (fibronectin) RPSLAKKQRFRHRNRKGYRSQR (SEQ ID NO: 12) (derived from vitronectin), RIQNLLKITNLRIKFVK (SEQ ID NO: 13) (derived from laminin), and the like.

本発明の製造方法では、例えば、U.Hersel,C.Dahmen,H.Kessler,Biomaterials,24,4385−4415(2003)、JA.Hubbell,Bio/Technology,13,565−576(1995)、H.Shin,S.Jo,AG.Mikos,Biomaterials,24,4353−4364(2003)及びE.Koivunen,W.Arap,D.Rajotte,J.Lahdenranta,R.Pasqualini,J.Nuclear Med.,40(5),883−888(1999)等やそれらの引用文献に記載されているような直鎖状又は環状の合成ペプチドを機能性分子として利用することができる。   In the production method of the present invention, for example, U.S. Pat. Hersel, C.I. Dahmen, H.M. Kessler, Biomaterials, 24, 4385-4415 (2003), JA. Hubbell, Bio / Technology, 13, 565-576 (1995), H.C. Shin, S .; Jo, AG. Mikos, Biomaterials, 24, 4353-4364 (2003) and E.I. Koivunen, W.H. Arap, D.A. Rajotte, J. et al. Lahdenranta, R.A. Pasqualini, J. et al. Nuclear Med. , 40 (5), 883-888 (1999) and the like and linear or cyclic synthetic peptides as described in those cited documents can be used as functional molecules.

前記「ホルモン」とは、動物組織の内分泌細胞によって生産・分泌され、血流によって標的細胞へ輸送され、外来性のシグナルとして標的細胞の活性を調節する物質をいう。前記ホルモンとしては、特に限定されないが、例えば、膵臓で生産されるインスリンやグルカゴン、副腎髄質で生産されるアドレナリンやノルアドレナリン、性腺で生産されるアンドロゲン、エストロゲン及びゲスターゲン等が挙げられる。また、前記細胞外マトリクスの場合と同様に、ホルモンの分子中に含まれるアミノ酸配列を有し、活性が期待できる一部の構造又は人工的に合成された物質を用いてもよい。   The “hormone” refers to a substance that is produced and secreted by endocrine cells of animal tissues, transported to the target cell by the bloodstream, and regulates the activity of the target cell as an exogenous signal. Examples of the hormone include, but are not limited to, insulin and glucagon produced in the pancreas, adrenaline and noradrenaline produced in the adrenal medulla, androgen, estrogen and gestagen produced in the gonad. As in the case of the extracellular matrix, a partial structure or an artificially synthesized substance that has an amino acid sequence contained in a hormone molecule and can be expected to be active may be used.

前記「サイトカイン」とは、細胞から放出され、免疫、炎症反応の制御作用、抗ウイルス作用、抗腫瘍作用、細胞増殖・分化の調節作用等細胞間相互作用を媒介するタンパク質性因子をいう。前記サイトカインとしては、特に限定されるものではないが、例えば、インターロイキン類、インターフェロン類、腫瘍壊死因子(TNF)、リンホトキシン、コロニー刺激因子(CSF)、骨形成因子(BMP)、上皮成長因子(EGF)、神経成長因子(NGF)、インシュリン様成長因子(IGF)、塩基性繊維芽細胞成長因子(bFGF)、血小板由来成長因子(PDGF)、トランスフォーミング増殖因子(TGF)、肝細胞増殖因子(HGF)、血管内皮細胞増殖因子(VEGF)等が挙げられる。   The “cytokine” refers to a proteinaceous factor that is released from cells and mediates cell-cell interactions such as immunity, control action of inflammatory reaction, antiviral action, antitumor action, and regulation of cell proliferation / differentiation. The cytokine is not particularly limited. For example, interleukins, interferons, tumor necrosis factor (TNF), lymphotoxin, colony stimulating factor (CSF), bone morphogenetic factor (BMP), epidermal growth factor ( EGF), nerve growth factor (NGF), insulin-like growth factor (IGF), basic fibroblast growth factor (bFGF), platelet-derived growth factor (PDGF), transforming growth factor (TGF), hepatocyte growth factor ( HGF), vascular endothelial growth factor (VEGF) and the like.

サイトカインについても、前記細胞外マトリクスの場合と同様に、それらの分子中に含まれ、活性が期待できる一部の構造又は人工的に合成された物質を用いてもよい。かかる物質としては、例えば、骨形成因子(BMP)について、BMP−2と同様の性質を示すNSVNSKIPKACCVPTELSAI(配列番号:14)のペプチド等が挙げられる〔例えば、スズキ(Y. Suzuki)ら、J.Biomed.Mater.Res.,50, 405−409(2000)参照)〕。また、前記物質としては、エリスロポエチンについて、YXCXXGPXTWXCXP〔Xは数種のアミノ酸で置換可能な位置を示す〕(NC.Wrington,FX.Farrell,R.Chang,AK.Kashyap,FP.Barbone,LS.Mulcahy,DL.Johnson,RW.Barrett,LK.Jolliffe,WJ.Dower,Science,273,458−463(1996)参照)のペプチド等が挙げられる。   As for cytokines, as in the case of the extracellular matrix, a part of the structure that is contained in these molecules and can be expected to be active or an artificially synthesized substance may be used. Examples of such substances include NSVNSKIPKACCVPTELSAI (SEQ ID NO: 14) peptide that exhibits the same properties as BMP-2 for bone morphogenetic factor (BMP) [see, for example, Y. Suzuki et al. Biomed. Mater. Res. , 50, 405-409 (2000))]. As for the substance, YXCXXGPXTTWXCXP [X represents a position that can be substituted with several amino acids] for erythropoietin (NC. Wrington, FX. Farrell, R. Chang, AK. Kashapap, FP. Barbone, LS. Mulcahy) , DL. Johnson, RW. Barrett, LK. Jolliffe, WJ. Dower, Science, 273, 458-463 (1996)).

なお、CD.Reyes,AJ.Garcia,J.Biomed.Mater.Res.,65A,511−523(2003)に記載されているように、例示されたアミノ酸配列を含むペプチドが幾つか会合したような構造体を機能性分子として用いてもよい。   CD. Reyes, AJ. Garcia, J .; Biomed. Mater. Res. , 65A, 511-523 (2003), a structure in which several peptides including the exemplified amino acid sequences are associated may be used as the functional molecule.

本発明の製造方法では、抗体を機能性分子として用いることもできる。前記抗体は、目的に応じて自由に選択でき、特に限定されないが、例えば、種々の細胞、細胞外マトリクス、その他各種生体組織表面におけるタンパク質、脂質その他の生体高分子に対する抗体等が挙げられる。具体的には、前記抗体としては、モノクローナル抗体、各種の抗インテグリン抗体、シンデカン、NG2、CD44/CSPG等の細胞表面プロテオグリカンに対する抗体、抗カドヘリン抗体、抗セレクチン抗体等が挙げられる。前記抗体を機能性分子として用いる場合には、抗体そのものを用いてもよく、ペプシンやパパイン等のプロテアーゼ処理によって得られるフラグメント等を用いてもよい。   In the production method of the present invention, an antibody can also be used as a functional molecule. The antibody can be freely selected according to the purpose, and is not particularly limited. Examples thereof include antibodies to various cells, extracellular matrix, other various biological tissue surfaces, lipids and other biopolymers. Specific examples of the antibody include monoclonal antibodies, various anti-integrin antibodies, antibodies against cell surface proteoglycans such as syndecan, NG2, and CD44 / CSPG, anti-cadherin antibodies, and anti-selectin antibodies. When the antibody is used as a functional molecule, the antibody itself may be used, or a fragment obtained by protease treatment such as pepsin or papain may be used.

本発明の製造方法では、糖質を機能性分子として用いることもできる。本発明の製造方法では、機能性分子として、単糖、数個(2〜10個)の単糖からなる縮合体であるオリゴ糖、さらに多数の単糖からなる多糖等のいずれを用いてもよい。また、オリゴ糖や多糖には構成糖の種類の違い、構成糖間の結合様式の違い、重合度の違い等によりきわめて多種類のものがあるが、本発明の製造方法では、受容体や生体高分子等に結合する能力を有する糖質であれば、機能性分子として用いることができる。   In the production method of the present invention, a carbohydrate can also be used as a functional molecule. In the production method of the present invention, any of a monosaccharide, an oligosaccharide which is a condensate composed of several (2 to 10) monosaccharides, and a polysaccharide composed of a large number of monosaccharides can be used as the functional molecule. Good. In addition, oligosaccharides and polysaccharides include very many types due to differences in the types of constituent sugars, differences in the bonding mode between constituent sugars, differences in the degree of polymerization, and the like. Any carbohydrate that has the ability to bind to a polymer or the like can be used as a functional molecule.

前記糖質としては、例えば、β−ガラクトース、ラクトース又は重合して接着性基質を形成することができる重合性ラクトースモノマー等肝細胞上のアシアロ糖タンパク質受容体に結合する単糖類等;セレクチンに結合するものとして、シアル酸とフコースを含むオリゴ糖であるシアリルルイスエックス(例えば、A.Varki,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,91,7390−7397(1994)参照)等;ヒアルロン酸、コンドロイチン硫酸、デルマタン硫酸、ヘパラン硫酸、ヘパリン、ケラタン硫酸等のグリコサミノグリカン類等が挙げられる。   Examples of the carbohydrate include β-galactose, lactose, or a polymerizable lactose monomer that can be polymerized to form an adhesive substrate, such as a monosaccharide that binds to an asialoglycoprotein receptor on hepatocytes; Sialyl Lewis X which is an oligosaccharide containing sialic acid and fucose (see, for example, A. Varki, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 91, 7390-7397 (1994)) and the like; hyaluronic acid, chondroitin sulfate And glycosaminoglycans such as dermatan sulfate, heparan sulfate, heparin, and keratan sulfate.

また、本発明の製造方法において、機能性分子として使用できる「細胞間接着の受容体に結合する分子」とは、それぞれの細胞膜外成分に存在する細胞間接着の受容体に結合する分子をいう。前記細胞間接着の受容体に結合する分子としては、特に限定されないが、例えば、NCAM、カドヘリン等が挙げられる。さらに、前記細胞間接着の受容体に結合する分子としては、例えば、セレクチンに対する受容体のうち、合成ペプチドとして、DITWDQLWDLMK(配列番号:15)等が挙げられる。本発明の製造方法では、前記細胞間接着の受容体に結合する分子を機能性分子として用いることにより、細胞−細胞間相互作用を模倣することができるという優れた効果を発揮する。   In the production method of the present invention, the “molecule that binds to an intercellular adhesion receptor” that can be used as a functional molecule refers to a molecule that binds to an intercellular adhesion receptor present in each extracellular component. . The molecule that binds to the receptor for intercellular adhesion is not particularly limited, and examples thereof include NCAM and cadherin. Furthermore, as a molecule | numerator couple | bonded with the receptor of the said cell adhesion, DITWDQLWDLMK (sequence number: 15) etc. are mentioned as a synthetic peptide among the receptors with respect to selectin, for example. In the production method of the present invention, the use of a molecule that binds to the receptor for cell-cell adhesion as a functional molecule exhibits an excellent effect that a cell-cell interaction can be mimicked.

本発明の製造方法では、前記機能性分子として、細胞外マトリクス、ホルモン、サイトカイン(増殖因子)、抗体、糖質、細胞間接着の受容体に結合する分子等から、それぞれの細胞毎に最適なものを2つ以上選択することができる。機能性分子の配列をナノメートルオーダーで制御した機能性高分子複合体を実用的に製造する観点から、天然由来の機能性分子のフラグメント、合成ペプチド分子、糖類及び人工的に合成された物質(低分子物質を含む)等やこれらの複合体を利用することが好ましい。なお、機能性分子が、ペプチドからなる場合、該ペプチドの鎖長は、アミノ酸3〜150残基程度であることが好ましい。また、機能性分子が、糖鎖からなる場合、該糖鎖の鎖長は、単糖1〜100残基程度であることが好ましい。   In the production method of the present invention, the functional molecule is optimal for each cell from an extracellular matrix, a hormone, a cytokine (growth factor), an antibody, a carbohydrate, a molecule that binds to a receptor for intercellular adhesion, and the like. Two or more things can be selected. From the viewpoint of practically producing a functional polymer complex in which the arrangement of functional molecules is controlled in the order of nanometers, fragments of functional molecules derived from nature, synthetic peptide molecules, saccharides, and artificially synthesized substances ( It is preferable to use a low molecular weight substance) or a complex thereof. In addition, when a functional molecule consists of a peptide, it is preferable that the chain length of this peptide is about 3-150 amino acids. Moreover, when a functional molecule consists of sugar chains, the chain length of the sugar chains is preferably about 1 to 100 residues of monosaccharides.

本発明の機能性高分子複合体の製造方法において、機能性分子は、プライマー又はスペーサーに、該プライマー上又はスペーサー上の結合性部位を介して、共有結合又は非共有結合によって結合されうる。   In the method for producing a functional polymer complex of the present invention, a functional molecule can be bound to a primer or a spacer by a covalent bond or a non-covalent bond via a binding site on the primer or the spacer.

前記機能性分子とプライマー又はスペーサーとの結合は、機能性分子及びプライマー又はスペーサーそれぞれに適切な官能基を導入し、該官能基を利用して行なうことが好ましい。   The functional molecule and the primer or spacer are preferably bonded to each other by introducing an appropriate functional group into each of the functional molecule and the primer or spacer.

以下、機能性分子に導入する官能基を、「プライマー又はスペーサー結合用官能基」といい、プライマー又はスペーサーに導入する官能基を、「機能性分子結合用官能基」という。また、プライマー又はスペーサー上に導入された機能性分子結合用官能基の存在部位を、「結合性部位」ともいう。   Hereinafter, the functional group to be introduced into the functional molecule is referred to as “primer or spacer binding functional group”, and the functional group to be introduced into the primer or spacer is referred to as “functional molecule binding functional group”. The site where the functional group for binding a functional molecule introduced on the primer or spacer is also referred to as “binding site”.

プライマー又はスペーサー結合用官能基及び機能性分子結合用官能基は、特に限定されるものではなく、互いに対応して、該プライマー又はスペーサー結合用官能基と機能性分子結合用官能基とが結合するように、適宜選択されうる。   The primer or spacer binding functional group and the functional molecule binding functional group are not particularly limited, and the primer or spacer binding functional group and the functional molecule binding functional group bind to each other correspondingly. Thus, it can be appropriately selected.

機能性分子とプライマー又はスペーサーとを結合するための反応は、適宜選択されうる。   The reaction for binding the functional molecule and the primer or spacer can be appropriately selected.

また、プライマー又はスペーサーに含まれる機能性分子結合用官能基と、機能性分子に含まれるプライマー又はスペーサー結合用官能基との結合様式は、反応中にプライマー、スペーサー、機能性分子等が分解したり、意図しない部位どうしで非特異的に導入反応が起こったりしなければ、共有結合や非共有結合を問わず何れもが利用できる。   In addition, the binding mode of the functional group for functional molecule binding contained in the primer or spacer and the functional group for primer or spacer binding contained in the functional molecule is such that the primer, spacer, functional molecule, etc. are decomposed during the reaction. If the introduction reaction does not occur non-specifically between unintended sites, both covalent bonds and non-covalent bonds can be used.

共有結合による導入反応としては、アミド結合形成反応(カルボジイミド等の縮合剤を用いてアミノ基とカルボキシル基を縮合させるか、又はアミノ基と予めN−ヒドロキシスクシンイミド等により活性化されたカルボキシル基活性エステルを反応させる方法等が例示できる)、マイケル付加反応(マレイミド基、アクリルエステル基、アクリルアミド基、ビニルスルホン基等のα,β−不飽和カルボニル基とチオール基を反応させる方法が例示できる)、チオエーテル形成反応(ハロアセチル基等のハロゲン化アルキル基やエポキシ基、アジリジン基等とチオールの反応が例示できる)、ディールスアルダー環化付加反応(シクロペンタジエン等の共役ジエン類とキノン等のオレフィン類とを反応させる方法が例示できる)、シッフベース形成反応(グリオキシル酸等のアルデヒド基とオキシアミノ基等のアミノ基を反応させる方法等が例示でき、形成されるシッフベース基は適切な還元剤で還元されていてもよい)、チアゾリジン環形成反応(アミノ基及びチオール基が残留したシステインとアルデヒド基を反応させる方法である)等が挙げられる。さらに、アミド結合形成反応としては、チオエステル基とアミノ基とチオール基が残留したシステインとを反応させてアミド結合を形成させる方法も例示される。   As the introduction reaction by covalent bond, amide bond forming reaction (condensation of amino group and carboxyl group using a condensing agent such as carbodiimide, or carboxyl group active ester previously activated by amino group and N-hydroxysuccinimide or the like) And a Michael addition reaction (a method of reacting an α, β-unsaturated carbonyl group such as a maleimide group, an acrylic ester group, an acrylamide group, and a vinyl sulfone group with a thiol group), a thioether Formation reaction (reaction of halogenated alkyl group such as haloacetyl group, epoxy group, aziridine group, etc. with thiol), Diels-Alder cycloaddition reaction (reaction of conjugated dienes such as cyclopentadiene and olefins such as quinone) Schiff base type) Examples of the reaction include a method of reacting an aldehyde group such as glyoxylic acid and an amino group such as oxyamino group, and the Schiff base group formed may be reduced with an appropriate reducing agent), a thiazolidine ring formation reaction ( And a cysteine group in which an amino group and a thiol group remain, and an aldehyde group). Furthermore, examples of the amide bond forming reaction include a method in which an amide bond is formed by reacting a thioester group, an amino group, and cysteine in which a thiol group remains.

非共有結合による導入反応としては、例えば、錯体形成反応(例えば、トリニトリロ酢酸−ニッケル錯体とオリゴヒスチジンの三元錯体形成を利用したHis−Tag形成反応、金−チオール結合反応等)、生物学的な認識反応(例えば、糖鎖−レクチン反応、アビジン−ビオチン反応、抗原−抗体反応等)等が挙げられる。   Examples of non-covalent bond-introducing reactions include complex formation reactions (eg, His-Tag formation reaction utilizing ternary complex formation of trinitriloacetic acid-nickel complex and oligohistidine, gold-thiol bond reaction, etc.), biological Recognition reactions (for example, sugar chain-lectin reaction, avidin-biotin reaction, antigen-antibody reaction, etc.) and the like.

導入反応は、機能性分子結合用官能基とプライマー又はスペーサー結合用官能基との組み合わせを上記の反応様式で互いに結合し得るものとしておくことで行うことができる。そのような組み合わせは、上記を参照すれば適宜選択することができる。なお、以上の導入反応は光、熱、振動、時間、脱保護等別の因子によって開始されるものであってもよい。   The introduction reaction can be performed by setting a combination of a functional group for functional molecule binding and a functional group for primer or spacer binding to each other in the above reaction mode. Such a combination can be appropriately selected by referring to the above. The introduction reaction described above may be initiated by other factors such as light, heat, vibration, time, and deprotection.

プライマー又はスペーサー結合用官能基として、機能性分子にもともと含有される反応性のアミノ酸残基等や糖に含まれる反応性部位等を用いてもよいし、機能性分子にプライマー又はスペーサー結合用官能基を意図的に導入して用いてもよい。機能性分子にプライマー又はスペーサー結合用官能基を導入する方法としては、プライマー又はスペーサー用官能基を含有し、かつ機能性分子に結合する官能基を同一分子中に含有する二官能性試薬を使って、機能性分子を化学修飾する方法が挙げられる。   As a functional group for primer or spacer binding, a reactive amino acid residue or the like originally contained in a functional molecule, a reactive site contained in a sugar, or the like may be used. A group may be intentionally introduced and used. As a method for introducing a functional group for primer or spacer binding into a functional molecule, a bifunctional reagent containing a functional group for primer or spacer and containing a functional group for binding to a functional molecule in the same molecule is used. And a method of chemically modifying functional molecules.

ペプチドを含む機能性分子を化学修飾する1つの方法は、機能性分子を合成した後にアミノ酸残基の反応性等を利用して二官能性試薬を結合させるものであり、例えば駒野徹、志村憲助、中村研三、中村道徳、山崎信行編、大野素徳、金岡祐一、崎山文夫、前田浩著、「蛋白質の化学修飾<上>」生物化学実験法12、学会出版センター(1981)等に記載されている公知の方法が用いられる。また、機能性分子を化学的に合成する段階で、N末端やアミノ酸残基等に対して、例えばMW.Pennington,BM.Dunn Ed.,“Peptide Synthesis Protocols”,Methods in Molecular Biology,Vol.35,Humana Press(1994)等に記載されている公知の方法を用いることで自由に導入することが可能である。糖類を含む機能性分子に関しても同様のことがいえ、例えば糖鎖工学編集員会編「糖鎖工学」、産業調査会、バイオテクノロジー情報センター(1992)等に記載されている公知の方法を用いることができる。   One method of chemically modifying a functional molecule containing a peptide is to synthesize a functional molecule and then bind a bifunctional reagent using the reactivity of amino acid residues, etc. For example, Toru Komano and Ken Shimura Assist, Kenzo Nakamura, Michinori Nakamura, Nobuyuki Yamazaki, Motonori Ohno, Yuichi Kanaoka, Fumio Sakiyama, Hiroshi Maeda, "Chemical Modification of Proteins <above>" Biochemical Experimental Method 12, Society of Science Publishing Center (1981), etc. Known methods are used. Further, at the stage of chemically synthesizing a functional molecule, for example, MW. Pennington, BM. Dunn Ed. "Peptide Synthesis Protocols", Methods in Molecular Biology, Vol. 35, Humana Press (1994), etc., and can be freely introduced by using a known method. The same can be said for functional molecules including saccharides. For example, known methods described in “Glycotechnology” edited by the Glycoengineering Association, Industrial Research Council, Biotechnology Information Center (1992), etc. are used. be able to.

核酸又はその誘導体に対し、位置特異的に機能性分子結合用官能基を導入する方法として、例えば、高分子学会/バイオ・高分子研究会編「高分子化学と核酸の機能デザイン」、バイオ・高分子研究法6、学会出版センター(1996)やY.Ito,E.Fukusaki,J.Mol.Catal.B:Enzymatic,28,155−166(2004)及び該文献に記載された参考文献等に記載された方法等が利用できる。   As a method for introducing functional groups for functional molecule binding into nucleic acids or their derivatives in a position-specific manner, for example, “Polymer Chemistry and Functional Design of Nucleic Acids” Polymer Research Method 6, Academic Publishing Center (1996) Ito, E .; Fukusaki, J. et al. Mol. Catal. B: Enzymatic, 28, 155-166 (2004) and the methods described in the references described in the document can be used.

機能性分子結合用官能基を導入した核酸又はその誘導体としては、例えば、リン酸部位やリボース又はデオキシリボース等を含む主鎖や核酸塩基等の部分に機能性分子結合用官能基を導入した化学的修飾体、5’末端や3’末端へ機能性分子結合用官能基を導入した化学的修飾体等が挙げられる。以上のように機能性分子結合用官能基のプライマー又はスペーサーにおける位置が特定できれば、以上の例示に限定されるものではない。   Examples of the nucleic acid or derivative thereof into which a functional group for functional molecule binding is introduced include, for example, a chemical in which a functional group for functional molecule binding is introduced into a main chain or a nucleobase containing a phosphate site, ribose or deoxyribose, etc. And chemically modified products in which a functional group for functional molecule binding is introduced at the 5 ′ end or 3 ′ end. If the position in the primer or spacer of the functional group for functional molecule binding can be specified as described above, the functional group binding functional group is not limited to the above examples.

プライマー又はスペーサーと機能性分子結合用官能基との間及び/又は機能性分子とプライマー又はスペーサー結合用官能基との間にはリンカーを含んでいてもよい。前記リンカーによれば、プライマー又はスペーサーと機能性分子との間の距離を僅かに隔離しておくことができ、プライマー又はスペーサーと機能性分子との間の反応において立体障害等を低減させて導入反応を迅速に進行させる機能や、本発明のナノ構造を有する機能性高分子複合体を細胞と接触させた場合に細胞表面受容体と機能性分子との結合反応を阻害しない機能等を発揮させることができるという優れた効果を発揮する。前記リンカーは、0.1〜5nm程度までの長さであれば、特に素材等に制限されるものではなく、例えば、アルキル鎖、ペプチド鎖、オキシエチレン鎖、オキシプロピレン鎖等やそれらが混合された構造であってもよい。なお、リンカーは、前記構造に限定されるものではなく、目的により最適なものが選ばれる。リンカーは、例えば、機能性分子結合用官能基、プライマー又はスペーサー結合用官能基の一部としてプライマー又はスペーサーか、機能性分子か、あるいはこれらの両方に導入しておけばよい。   A linker may be included between the primer or spacer and the functional group for functional molecule binding and / or between the functional molecule and the functional group for primer or spacer binding. According to the linker, the distance between the primer or spacer and the functional molecule can be kept slightly separated, and introduced with reduced steric hindrance in the reaction between the primer or spacer and the functional molecule. The function of rapidly advancing the reaction or the function of not inhibiting the binding reaction between the cell surface receptor and the functional molecule when the functional polymer complex having the nanostructure of the present invention is brought into contact with the cell. It exhibits the excellent effect of being able to. The linker is not particularly limited as long as it has a length of about 0.1 to 5 nm. For example, an alkyl chain, a peptide chain, an oxyethylene chain, an oxypropylene chain, and the like are mixed. The structure may be different. The linker is not limited to the above structure, and an optimum linker is selected depending on the purpose. The linker may be introduced into the primer or spacer, the functional molecule, or both as part of the functional group for functional molecule binding, the primer or the spacer binding functional group, for example.

また、前記「鋳型核酸」とは、前記プライマーと相補性のある塩基配列を有している核酸であり、好ましくは、互いに相補的な鎖からなる2本鎖核酸であり、例えば、RNA、DNA等をいう。   The “template nucleic acid” is a nucleic acid having a base sequence complementary to the primer, and preferably a double-stranded nucleic acid composed of complementary strands. For example, RNA, DNA Etc.

前記鋳型核酸は、特に限定されるものではなく、例えば、ヒト組織、哺乳動物細胞、真核微生物、バクテリア等の生体材料から抽出若しくは精製された核酸であってもよく、人工的に合成された核酸であってもよい。   The template nucleic acid is not particularly limited, and may be, for example, a nucleic acid extracted or purified from a biological material such as human tissue, mammalian cell, eukaryotic microorganism, or bacteria, and is artificially synthesized. It may be a nucleic acid.

本発明の製造方法におけるポリメラーゼ連鎖反応は、核酸の伸長反応を包含するため、核酸合成酵素の存在下に行なうことが好ましい。前記「核酸合成酵素」とは、デオキシリボヌクレオチド三リン酸を基質とし、核酸の鎖長を延長する作用を有する酵素をいう。前記核酸合成酵素としては、特に限定されるものではないが、例えば、Taq DNAポリメラーゼ(Thermus aquaticus由来)、Tfl DNAポリメラーゼ(Thermus flavus由来)、Tth DNAポリメラーゼ(Thermus thermophilus HB−8株由来)、Tli DNAポリメラーゼ(Thermacoccus litoralis由来)、Pfu DNAポリメラーゼ(Pyrococcus furiosis 由来)等の耐熱性DNAポリメラーゼ等が挙げられる。   Since the polymerase chain reaction in the production method of the present invention includes a nucleic acid elongation reaction, it is preferably performed in the presence of a nucleic acid synthase. The “nucleic acid synthase” refers to an enzyme having an action of extending the chain length of nucleic acid using deoxyribonucleotide triphosphate as a substrate. The nucleic acid synthase is not particularly limited, and examples thereof include Taq DNA polymerase (derived from Thermus aquaticus), Tfl DNA polymerase (derived from Thermus flavus), Tth DNA polymerase (derived from Thermus thermophilus HB-8 strain), Tli. Examples thereof include heat-resistant DNA polymerases such as DNA polymerase (derived from Thermococcus litoralis) and Pfu DNA polymerase (derived from Pyrococcus furiossis).

なお、本発明の製造方法においては、核酸合成酵素による核酸の伸長反応を十分に行なえるものであれば、例えば、生体成分との接触条件において、機能性高分子複合体自体の安定性を増加させること、該機能性高分子複合体をエンザイムイムノアッセイ又は蛍光ラベル等によって定量分析すること、微粒子によりラベル化して電子顕微鏡等により観察すること等を可能とする観点から、化学的に修飾されたヌクレオチドアナログの存在下に核酸合成酵素による核酸の伸長反応を行なってもよい。   In the production method of the present invention, the stability of the functional polymer complex itself can be increased, for example, under conditions of contact with biological components, as long as the nucleic acid synthesizing enzyme can sufficiently perform a nucleic acid elongation reaction. A chemically modified nucleotide from the viewpoint of allowing the functional polymer complex to be quantitatively analyzed by enzyme immunoassay or a fluorescent label, labeled with fine particles and observed with an electron microscope, etc. A nucleic acid elongation reaction with a nucleic acid synthase may be performed in the presence of an analog.

前記化学的に修飾されたヌクレオチドアナログとしては、例えば、各種放射性同位元素を含むデオキシリボヌクレオチド三リン酸(例えば、[α−32P]、[α−35S]、[H]デオキシシチジン三リン酸)ブロモデオキシウリジン三リン酸、ジゴキシゲニン標識デオキシウリジン三リン酸、フルオレセイン標識デオキシウリジン三リン酸、ビオチン標識デオキシウリジン三リン酸、ビオチン標識デオキシシチジン三リン酸等が挙げられる。 Examples of the chemically modified nucleotide analog include deoxyribonucleotide triphosphates containing various radioisotopes (for example, [α- 32 P], [α- 35 S], [ 3 H] deoxycytidine triphosphate. Acid) bromodeoxyuridine triphosphate, digoxigenin labeled deoxyuridine triphosphate, fluorescein labeled deoxyuridine triphosphate, biotin labeled deoxyuridine triphosphate, biotin labeled deoxycytidine triphosphate and the like.

また、本発明の製造方法においては、核酸合成酵素による核酸の伸長反応で得られた産物に化学的修飾を施してもよい。かかる化学的修飾としては、例えば、フルオレセイン誘導体、ローダミン誘導体及びアレクサ等の発色団及び例えば、栗原靖之、武内恒成、松田洋一編「non−RI実験の最新プロトコール−蛍光の原理と実際:遺伝子解析からバイオイメージングまで」別冊実験医学、羊土社(1999)等に記載されている発色団;ビオチン、ブロモデオキシウリジンやジゴキシゲニン等の抗原部位等を導入した化学的修飾体等が挙げられる   In the production method of the present invention, a product obtained by a nucleic acid elongation reaction using a nucleic acid synthase may be chemically modified. Such chemical modifications include, for example, chromophores such as fluorescein derivatives, rhodamine derivatives and Alexa, and, for example, Yasuyuki Kurihara, Tsuneari Takeuchi, Yoichi Matsuda, “The latest protocol of non-RI experiments—the principle and practice of fluorescence: gene analysis Chromophores described in separate experimental medicine, Yodosha (1999), etc .; chemical modifications in which antigenic sites such as biotin, bromodeoxyuridine and digoxigenin are introduced

本発明の製造方法は、1つの実施態様では、
1)鋳型核酸と、
2)生体高分子との間で結合活性を有する機能性分子に対する結合性部位と、該鋳型核酸のセンス鎖の塩基配列中の連続したヌクレオチド残基からなる核酸又はその誘導体とを含有した第1のプライマーに該機能性分子が結合した第1の機能性分子結合プライマーと、
3)生体高分子との間で結合活性を有する機能性分子に対する結合性部位と、該鋳型核酸のアンチセンス鎖の塩基配列中の連続したヌクレオチド残基からなる核酸又はその誘導体とを含有し、該第1のプライマーの3’末端に対応する鋳型核酸上のヌクレオチドから少なくとも20ヌクレオチド長離れた位置に存在するヌクレオチドを3’末端のヌクレオチドとする第2のプライマーに該機能性分子が結合した第2の機能性分子結合プライマーと
の存在下に、ポリメラーゼ連鎖反応を行なうことを特徴とする方法(「製造方法1」という)である。
The manufacturing method of the present invention, in one embodiment,
1) a template nucleic acid;
2) a first containing a binding site for a functional molecule having binding activity with a biopolymer, and a nucleic acid consisting of consecutive nucleotide residues in the base sequence of the sense strand of the template nucleic acid or a derivative thereof A first functional molecule-binding primer in which the functional molecule is bound to the primer of
3) a binding site for a functional molecule having binding activity with a biopolymer, and a nucleic acid consisting of consecutive nucleotide residues in the base sequence of the antisense strand of the template nucleic acid or a derivative thereof, A first molecule in which the functional molecule is bound to a second primer having a nucleotide at the 3 ′ end as a nucleotide present at a position at least 20 nucleotides away from the nucleotide on the template nucleic acid corresponding to the 3 ′ end of the first primer. In this method, the polymerase chain reaction is carried out in the presence of two functional molecule binding primers (referred to as “Production Method 1”).

前記製造方法1によれば、前記第1の機能性分子結合プライマーと、第2の機能性分子結合プライマーとが、プライマー対として用いられているため、前記プライマー対の塩基配列と、鋳型核酸の塩基配列に応じて、少なくとも2つの機能性分子が一定の距離で配列された機能性高分子複合体を得ることができるという優れた効果を発揮する。   According to the production method 1, since the first functional molecule-binding primer and the second functional molecule-binding primer are used as a primer pair, the base sequence of the primer pair and the template nucleic acid According to the base sequence, an excellent effect is obtained that a functional polymer complex in which at least two functional molecules are arranged at a certain distance can be obtained.

なお、前記製造方法1においては、前記工程(a)に先立ち、機能性分子を、第1のプライマー及び第2のプライマーに結合させる工程を行なってもよい。かかる工程においては、前記のように、共有結合又は非共有結合を形成させることにより、前記機能性分子とプライマーの前駆体とを結合させることができる。また、必要に応じて、機能性分子及び/又は核酸誘導体を処理(例えば、化学的修飾、脱保護等)する工程を含んでいてもよい。   In addition, in the said manufacturing method 1, you may perform the process which couple | bonds a functional molecule with a 1st primer and a 2nd primer prior to the said process (a). In this step, as described above, the functional molecule and the primer precursor can be bound by forming a covalent bond or a non-covalent bond. Moreover, you may include the process of processing a functional molecule and / or a nucleic acid derivative (for example, chemical modification, deprotection, etc.) as needed.

かかる製造方法により得られる機能性高分子複合体は、核酸と同様の分子構造を有し、かつ主鎖の末端又は主鎖の途中の任意の少なくとも1箇所に、生体高分子との間で結合活性を有する機能性分子が導入されている高分子物質である。なお、前記「核酸」とは、リン酸ジエステル結合を介して主鎖が形成されているデオキシリボ核酸、リボ核酸等をいう。   The functional polymer complex obtained by such a production method has a molecular structure similar to that of a nucleic acid, and binds to a biopolymer at any one end of the main chain or at any midpoint of the main chain. It is a polymer substance into which a functional molecule having activity is introduced. The “nucleic acid” refers to deoxyribonucleic acid, ribonucleic acid and the like in which the main chain is formed through a phosphodiester bond.

前記工程(a)において、ポリメラーゼ連鎖反応では、鋳型核酸と、前記プライマー対とを適切な条件下に対合させ、デオキシリボヌクレオチド三リン酸を基質とする核酸合成酵素の存在下における触媒反応を行なう。   In the step (a), in the polymerase chain reaction, a template nucleic acid and the primer pair are paired under appropriate conditions, and a catalytic reaction is performed in the presence of a nucleic acid synthase using deoxyribonucleotide triphosphate as a substrate. .

前記ポリメラーゼ連鎖反応は、例えば、適切なDNAポリメラーゼ存在下、適切な緩衝液〔例えば、50mM 塩化カリウム、10mM トリス緩衝液(pH8.4)、1.5mM 塩化マグネシウム、0.01重量% ゼラチン)中、鋳型核酸(生物、例えば、細菌等のゲノムDNA) 0.05μg、4種類のデオキシリボヌクレオチド三リン酸(dATP、dGTP、dTTP及びdCTP) 各0.2mM、2種類のプライマー 各0.5μMとなるように調製された反応液 50μLを用い、94℃で1分の熱変性と58℃で1分のアニーリングと72℃で1分の伸長反応とを1サイクルとする25サイクルを行なう条件等により行なわれうる。なお、前記反応液の容量、塩化マグネシウム濃度、鋳型核酸量、プライマー量等は、例えば、産物の発現量、産物の純度等を、慣用のアガロースゲル電気泳動、ポリアクリルアミドゲル電気泳動等により所望の量、純度等であることを確認することにより、適宜設定されうる。   The polymerase chain reaction is performed, for example, in an appropriate buffer (for example, 50 mM potassium chloride, 10 mM Tris buffer (pH 8.4), 1.5 mM magnesium chloride, 0.01 wt% gelatin) in the presence of an appropriate DNA polymerase. , Template nucleic acid (genomic DNA of organisms such as bacteria) 0.05 μg, 4 types of deoxyribonucleotide triphosphates (dATP, dGTP, dTTP and dCTP) 0.2 mM each, 2 types of primers 0.5 μM each 50 μL of the reaction solution prepared as described above was performed under conditions such as 25 cycles of heat denaturation at 94 ° C. for 1 minute, annealing at 58 ° C. for 1 minute, and extension reaction at 72 ° C. for 1 minute. It can be done. The volume of the reaction solution, the concentration of magnesium chloride, the amount of template nucleic acid, the amount of primer, etc., for example, the expression level of the product, the purity of the product, etc. can be determined by conventional agarose gel electrophoresis, polyacrylamide gel electrophoresis, etc. It can be set as appropriate by confirming the amount, purity and the like.

前記製造方法1においては、得られた反応性生物を、ゲル濾過法、アガロースゲル電気泳動又はポリアクリルアミドゲル電気泳動を利用した精製法、磁気ビーズ法等の慣用の核酸の精製手段により精製することにより、目的とする機能性高分子複合体を得ることができる。   In the production method 1, the obtained reactive organism is purified by a conventional nucleic acid purification means such as gel filtration, agarose gel electrophoresis, purification using polyacrylamide gel electrophoresis, or magnetic bead method. Thus, the intended functional polymer complex can be obtained.

また、前記製造方法1では、ポリメラーゼ連鎖反応は、1つの側面では、
(a1)2種の機能性分子結合プライマーが、それぞれ、前記鋳型核酸または他方のプライマーに由来する鎖伸長物に対して相補的に伸長させて、伸長型機能性部位含有高分子複合体を生成させる工程、
(a2)工程(a1)で生成した伸長型機能性部位含有高分子複合体を変性させ、一本鎖構築物を生成させる工程、及び
(a3)工程(a2)で生成した少なくとも2種の一本鎖構築物を対合させる工程、
に細分化されうる。かかる工程(a1)又は(a2)における生成物について、必要量を取り出し、その必要量の生成物のみを、所望とするそれ以降の工程に供することにより、機能性分子の組み合わせを容易に変えることも可能である。
In the production method 1, the polymerase chain reaction is, in one aspect,
(A1) Two types of functional molecule-binding primers are each complementarily extended with respect to the chain nucleic acid derived from the template nucleic acid or the other primer to generate an extended functional site-containing polymer complex. The process of
(A2) a step of denaturing the elongated functional site-containing polymer complex produced in step (a1) to produce a single-stranded construct, and (a3) at least two kinds of one produced in step (a2) Pairing the chain constructs,
Can be subdivided into With respect to the product in the step (a1) or (a2), a necessary amount is taken out, and only the necessary amount of the product is subjected to a desired subsequent step, thereby easily changing the combination of functional molecules. Is also possible.

前記「変性」とは、核酸を、溶液の温度上昇、pHの上昇若しくは下降、または適当な薬剤の存在等によって、核酸が本質的に有していた分子構造(3次構造、核酸の高次構造)を維持できない状態にすることをいう。前記変性は、具体的には、例えば、DNAの2重らせん構造を壊して、2つの一本鎖ポリヌクレオチドへ解離させることをいう。   The above-mentioned “denaturation” means that the nucleic acid has a molecular structure (tertiary structure, higher order of nucleic acid) inherently possessed by the nucleic acid, for example, due to an increase in temperature of the solution, an increase or decrease in pH, or the presence of an appropriate drug. This means that the structure cannot be maintained. Specifically, the denaturation refers to, for example, breaking the double helix structure of DNA and dissociating it into two single-stranded polynucleotides.

前記工程(a2)において、前記変性は、生成する伸長型機能性部位含有高分子の分解を防ぐ観点から、好ましくは、核酸の溶液の温度を上昇させる方法により行なわれることが望ましい。   In the step (a2), the denaturation is preferably performed by a method of increasing the temperature of the nucleic acid solution, from the viewpoint of preventing the decomposition of the generated extended functional site-containing polymer.

前記工程(a3)において、前記対合は、慣用のアニーリング、ハイブリダイゼーション等の条件及び手法により行なわれうる。   In the step (a3), the pairing can be performed by conventional conditions and techniques such as annealing and hybridization.

本発明の製造方法によれば、特定の塩基配列のプライマーを用いた場合、鋳型核酸と対合する位置によって、所望の鎖長を有する機能性高分子複合体を得ることができる。また、本発明の製造方法によれば、複数の種類の塩基配列のプライマーを用いた場合、鎖長の異なる複数の機能性高分子複合体の混合物が得られる。   According to the production method of the present invention, when a primer having a specific base sequence is used, a functional polymer complex having a desired chain length can be obtained depending on the position where the template nucleic acid is paired. Moreover, according to the production method of the present invention, when a plurality of types of base sequence primers are used, a mixture of a plurality of functional polymer complexes having different chain lengths can be obtained.

なお、本明細書においては、前記製造方法1を、前変性法ともいう。かかる前変性法は、あらかじめ機能性分子を結合させたプライマーを用いる製造方法であるため、プライマーの組み合わせを任意に選択することで、機能性高分子複合体に導入する機能性分子の組み合わせを自在に選択することができるという優れた効果を発揮する。   In the present specification, the production method 1 is also referred to as a pre-denaturing method. Since this pre-denaturing method is a production method using a primer to which a functional molecule is bound in advance, any combination of functional molecules to be introduced into the functional polymer complex can be freely selected by arbitrarily selecting a primer combination. Excellent effect that can be selected.

本発明の製造方法は、他の実施態様では、
(A)1)鋳型核酸と、
2’)生体高分子との間で結合活性を有する機能性分子に対する結合性部位と、該鋳型核酸のセンス鎖の塩基配列中の連続したヌクレオチド残基からなる核酸又はその誘導体とを含有した第1のプライマーと、
3’)生体高分子との間で結合活性を有する機能性分子に対する結合性部位と、該鋳型核酸のアンチセンス鎖の塩基配列中の連続したヌクレオチド残基からなる核酸又はその誘導体とを含有し、該第1のプライマーの3’末端に対応する鋳型核酸上のヌクレオチドから少なくとも20ヌクレオチド長離れた位置に存在するヌクレオチドを3’末端のヌクレオチドとする第2のプライマーと
の存在下に、ポリメラーゼ連鎖反応を行なうことにより、該機能性分子に対する少なくとも2つの結合性部位を有する高分子複合体を合成する工程、及び
(B)前記工程(A)で得られた高分子複合体に、機能性分子を結合させることにより、少なくとも2つの機能性分子を有する機能性高分子複合体を合成する工程、
を含む方法(「製造方法2」ともいう)である。
In another embodiment, the production method of the present invention is,
(A) 1) a template nucleic acid;
2 ′) a binding site for a functional molecule having binding activity with a biopolymer, and a nucleic acid or a derivative thereof comprising a continuous nucleotide residue in the base sequence of the sense strand of the template nucleic acid 1 primer and
3 ′) a binding site for a functional molecule having binding activity with a biopolymer, and a nucleic acid or a derivative thereof consisting of consecutive nucleotide residues in the base sequence of the antisense strand of the template nucleic acid. A polymerase chain in the presence of a second primer having a nucleotide at the 3 ′ end as a nucleotide present at a position at least 20 nucleotides away from the nucleotide on the template nucleic acid corresponding to the 3 ′ end of the first primer. Performing a reaction to synthesize a polymer complex having at least two binding sites for the functional molecule; and (B) a functional molecule in the polymer complex obtained in the step (A). A step of synthesizing a functional polymer complex having at least two functional molecules by bonding
(Also referred to as “manufacturing method 2”).

前記製造方法2では、まず、鋳型核酸と、第1のプライマーと、第2のプライマーとの存在下に、ポリメラーゼ連鎖反応を行ない、該機能性分子に対する少なくとも2つの結合性部位を有する高分子複合体を合成する〔「工程(A)」という〕。   In the production method 2, first, a polymer composite having a polymerase chain reaction in the presence of a template nucleic acid, a first primer, and a second primer and having at least two binding sites for the functional molecule. The body is synthesized [referred to as “step (A)”].

前記製造方法2によれば、機能性分子の結合に先立ち、高分子複合体を合成しているため、予め、高分子複合体を合成しておけば、その中の必要量のみを任意の種類又は量の機能性分子の導入に使用することができるという優れた効果を発揮する。   According to the production method 2, the polymer complex is synthesized prior to the binding of the functional molecule. Therefore, if the polymer complex is synthesized in advance, only the necessary amount in the polymer complex can be obtained in any kind. Alternatively, it exhibits an excellent effect that it can be used for introducing functional molecules in an amount.

なお、前記工程(A)におけるポリメラーゼ連鎖反応は、前記製造方法1の場合と同様に行われうる。   In addition, the polymerase chain reaction in the said process (A) can be performed similarly to the case of the said manufacturing method 1.

ついで、前記製造方法2では、前記工程(A)で得られた高分子複合体に、機能性分子を結合させ、目的とする機能性高分子複合体を得る〔「工程(B)」という〕。   Next, in the production method 2, a functional molecule is bonded to the polymer complex obtained in the step (A) to obtain a target functional polymer complex (referred to as “step (B)”). .

前記工程(B)において、高分子複合体と、機能性分子との結合は、前記と同様の手法により行なわれうる。   In the step (B), the binding between the polymer complex and the functional molecule can be performed by the same method as described above.

前記製造方法2においては、工程(B)の生成物を、ゲル濾過法、アガロースゲル電気泳動又はポリアクリルアミドゲル電気泳動を利用した精製法、磁気ビーズ法等の慣用の核酸の精製手段により精製することにより、目的とする機能性高分子複合体を得ることができる。   In the production method 2, the product of step (B) is purified by a conventional nucleic acid purification means such as a gel filtration method, a purification method using agarose gel electrophoresis or polyacrylamide gel electrophoresis, or a magnetic bead method. As a result, the intended functional polymer composite can be obtained.

前記製造方法2では、前記工程(A)のポリメラーゼ連鎖反応は、1つの側面では、
(A1)2種のプライマーが、それぞれ、前記鋳型核酸又は他方のプライマーに由来する鎖伸長物に対して相補的に伸長することで、伸長型高分子複合体を生成させる工程、
(A2)工程(A1)で生成した伸長型高分子複合体を変性させ、一本鎖構築物を生成させる工程、及び
(A3)工程(A2)で生成した少なくとも2種の一本鎖構築物を対合させる工程、
に細分化されうる。
In the production method 2, the polymerase chain reaction in the step (A) is, in one aspect,
(A1) a step in which two types of primers each extend complementarily to a chain extension product derived from the template nucleic acid or the other primer to form an extended polymer complex,
(A2) a step of denaturing the extended polymer complex produced in step (A1) to produce a single-stranded construct, and (A3) at least two types of single-stranded constructs produced in step (A2) The process of combining,
Can be subdivided into

前記工程(A2)において、伸長型高分子複合体の変性は、前記製造方法1の場合と同様の手法により行なわれうる。   In the step (A2), the extension polymer complex can be modified by the same method as in the production method 1.

また、前記工程(A3)において、少なくとも2種の一本鎖構築物の対合は、前記製造方法1の場合の工程(a3)と同様の手法により行なわれうる。   In the step (A3), at least two kinds of single-stranded constructs can be paired by the same method as in step (a3) in the case of the production method 1.

なお、本明細書において、前記製造方法2は、後変性法ともいう。かかる後変性法は、あらかじめ作製した2本鎖核酸スペーサーに対して機能性分子を導入する製造方法であるため、予め、少なくとも2つの結合性部位を有する高分子複合体を合成しておけば、その中の必要量のみを、任意の種類又は量の機能性分子の導入に使用することができるという優れた効果を発揮する。   In the present specification, the production method 2 is also referred to as a post-modification method. Since this post-denaturation method is a production method in which a functional molecule is introduced into a double-stranded nucleic acid spacer prepared in advance, if a polymer complex having at least two binding sites is synthesized in advance, Only the required amount among them can be used for introduction of any kind or amount of functional molecules.

本発明の製造方法は、前記前変性法及び前記後変性法のいずれであってもよい。核酸スペーサーに対する機能性分子の導入の簡便さ、及び機能性高分子複合体の製造効率の観点から、前変性法のほうが好ましい。   The production method of the present invention may be either the pre-modification method or the post-modification method. From the viewpoint of easy introduction of the functional molecule into the nucleic acid spacer and production efficiency of the functional polymer complex, the pre-denaturation method is preferred.

本発明の製造方法により得られる機能性高分子複合体は、スペーサーとして、核酸スペーサーを有するため、機能性分子の間隔を任意の距離に規定し、かつスペーサー部分の分子量が実質的に単一であるナノ構造を有するという優れた性質を発現する。本発明の製造方法により得られる機能性高分子複合体は、例えば、ポリエチレングリコール等の従来用いられているスペーサーを有する物質の場合と比較して、機能性分子間の距離を実質的に分布のない均一なものにすることができるという優れた効果を発揮する。   Since the functional polymer complex obtained by the production method of the present invention has a nucleic acid spacer as a spacer, the interval between the functional molecules is regulated to an arbitrary distance, and the molecular weight of the spacer portion is substantially single. It exhibits the excellent property of having a certain nanostructure. The functional polymer composite obtained by the production method of the present invention has a substantially distributed distance between the functional molecules compared to, for example, a conventionally used substance having a spacer such as polyethylene glycol. Excellent effect that can be made uniform.

本発明の製造方法により得られる機能性高分子複合体において、dsDNAからなる核酸スペーサーの中で機能性分子を導入する好ましい位置としては、目的に応じて選択でき、特に限定されるものではなく、5’末端(途中分岐等が無い場合に限れば、計2箇所存在する)、及び3’末端(途中分岐等が無い場合に限れば、計2箇所存在する)等dsDNAスペーサーの末端部位や核酸塩基部位等dsDNAスペーサーの途中の任意の位置が挙げられる。2つの機能性分子を含有する場合を記載すると、dsDNA鎖の2つの5’末端にそれぞれ機能性分子が結合した分子、又は2つの3’末端にそれぞれ機能性分子が結合した分子、又はそれらの組み合わされた分子(例えば、5’末端及び3’末端のそれぞれに機能性分子が結合した分子等)が挙げられる。3つ以上の機能性分子を導入する場合には空いている末端を利用することもできる。   In the functional polymer complex obtained by the production method of the present invention, the preferred position for introducing the functional molecule in the nucleic acid spacer consisting of dsDNA can be selected according to the purpose and is not particularly limited. 5 'end (there are 2 places in total if there are no halfway branches, etc.) and 3' end (2 places in total, if there are no halfway branches, etc.) and dsDNA spacer end sites and nucleic acids An arbitrary position in the middle of the dsDNA spacer such as a base site can be mentioned. When describing the case of containing two functional molecules, molecules having functional molecules bound to two 5 ′ ends of the dsDNA strand, or molecules having functional molecules bound to two 3 ′ ends, respectively, A combined molecule (for example, a molecule in which a functional molecule is bonded to each of the 5 ′ end and the 3 ′ end) can be mentioned. When three or more functional molecules are introduced, a vacant end can be used.

前変性法により機能性分子を導入するため、核酸スペーサーの原料となる一本鎖DNA(以下、「ssDNA」ともいう)に機能性分子結合用官能基をDNAの化学合成の段階で導入する。機能性分子結合用官能基としては、上述したように種々のものが選択でき、特に限定されるものではなく、反応選択性を発揮する観点から、チオール基またはアミノ基を導入するのが好ましい。   In order to introduce a functional molecule by a pre-denaturing method, a functional group for functional molecule binding is introduced into a single-stranded DNA (hereinafter also referred to as “ssDNA”) as a raw material of a nucleic acid spacer at the stage of chemical synthesis of DNA. As described above, various functional group-binding functional groups can be selected and are not particularly limited. From the viewpoint of exhibiting reaction selectivity, it is preferable to introduce a thiol group or an amino group.

本発明の製造方法においては、ssDNAにおける機能性分子結合用官能基の導入方法、部位及び官能基の種類、機能性分子における核酸スペーサー結合用官能基の導入方法、部位及び種類は、目的により適宜選択されうる。また、本発明の製造方法においては、核酸スペーサー構造は単純な二重らせんだけではなく、種々の複雑な構造、例えば分岐構造や三次元構造、二次元的、三次元的に多重に核酸スペーサーが連結した構造等を持たせた本発明の機能性高分子複合体を作製できる。   In the production method of the present invention, the method for introducing a functional group for binding a functional molecule in ssDNA, the type of site and functional group, the method for introducing a functional group for binding a nucleic acid spacer in a functional molecule, the site and type are appropriately determined depending on the purpose. Can be selected. In the production method of the present invention, the nucleic acid spacer structure is not limited to a simple double helix, but various complex structures such as a branched structure, a three-dimensional structure, a two-dimensional structure, and a three-dimensional structure. The functional polymer composite of the present invention having a linked structure or the like can be produced.

本発明の製造方法で得られた機能性高分子複合体は、単独で用いてもよく、2種以上の機能性高分子複合体を混合して用いてもよい。それぞれの細胞によって最適な使用形態が選択される。   The functional polymer composite obtained by the production method of the present invention may be used alone, or two or more functional polymer composites may be mixed and used. The optimal use form is selected for each cell.

本発明の製造方法で得られた機能性高分子複合体は、必要に応じて、滅菌してもよい。滅菌方法は、特に限定されるものではなく、用途に応じて適宜選択されうる。前記滅菌方法としては、例えば、オートクレーブ滅菌、エチレンオキサイドガス滅菌、γ線滅菌、電子線滅菌、濾過滅菌等が挙げられる。   The functional polymer complex obtained by the production method of the present invention may be sterilized as necessary. The sterilization method is not particularly limited, and can be appropriately selected depending on the application. Examples of the sterilization method include autoclave sterilization, ethylene oxide gas sterilization, γ-ray sterilization, electron beam sterilization, and filter sterilization.

以下、本発明を実施例等により具体的に説明するが、本発明はそれらにより何ら限定さ
れない。以下の実施例等において使用した測定方法又は評価方法をまとめて示す。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example etc. demonstrate this invention concretely, this invention is not limited at all by them. The measurement methods or evaluation methods used in the following examples and the like are collectively shown.

(逆相高速液体クロマトグラフィー(HPLC)によるペプチドの分析)
逆相HPLCによるペプチドの分析は、以下のような条件で行なった。カラムとして、商品名:TSKgel ODS−80TM(東ソー株式会社製)を用いた。溶出の際の溶離液の流速は、1.0mL/分、検出波長は、210nmに設定した。ペプチドは、5重量%〜30重量%のアセトニトリルによる20分のリニアグラジエントで溶出させた。前記リニアグラジェントには、0.05重量% トリフルオロ酢酸(以下、「TFA」ともいう)を含有した5重量% アセトニトリル水溶液と、0.05重量% TFAを含有した30重量% アセトニトリル水溶液とを用いた。
(Analysis of peptides by reversed-phase high-performance liquid chromatography (HPLC))
Analysis of peptides by reverse phase HPLC was performed under the following conditions. A trade name: TSKgel ODS-80TM (manufactured by Tosoh Corporation) was used as the column. The eluent flow rate during elution was set to 1.0 mL / min, and the detection wavelength was set to 210 nm. The peptides were eluted with a 20 minute linear gradient with 5-30% by weight acetonitrile. The linear gradient includes a 5 wt% aqueous acetonitrile solution containing 0.05 wt% trifluoroacetic acid (hereinafter also referred to as “TFA”) and a 30 wt% aqueous acetonitrile solution containing 0.05 wt% TFA. Using.

(逆相HPLCによるペプチドの精製)
逆相HPLCによるペプチドの精製は、以下のような条件で行なった。カラムとして、商品名:PREP−ODS(株式会社島津製作所製)を用いた。溶出の際の溶離液の流速10mL/分、検出波長は、210nmに設定した。ペプチドは、10重量%〜20重量%のアセトニトリルによる8分のリニアグラジエントで溶出させた。前記リニアグラジェントには、0.05重量% トリフルオロ酢酸を含有した10重量% アセトニトリル水溶液と、0.05重量% TFAを含有した20重量% アセトニトリル水溶液とを用いた。
(Peptide purification by reverse phase HPLC)
Peptide purification by reverse phase HPLC was performed under the following conditions. As the column, trade name: PREP-ODS (manufactured by Shimadzu Corporation) was used. The eluent flow rate during elution was set to 10 mL / min, and the detection wavelength was set to 210 nm. Peptides were eluted with a linear gradient of 8 minutes with 10 wt% to 20 wt% acetonitrile. For the linear gradient, a 10 wt% acetonitrile aqueous solution containing 0.05 wt% trifluoroacetic acid and a 20 wt% acetonitrile aqueous solution containing 0.05 wt% TFA were used.

(マススペクトルの測定)
マトリックス支援レーザー脱離イオン化飛行時間型質量分析計〔商品名:Voyager−DE STR(アプライドバイオシステムズ社製)〕により、マトリクスとして、α−cyano−4−hydroxycinnamic acid(CHCA)を用いて、マススペクトルを測定した。
(Measurement of mass spectrum)
Using a matrix-assisted laser desorption / ionization time-of-flight mass spectrometer [trade name: Voyager-DE STR (manufactured by Applied Biosystems)], using α-cyan-4-hydroxycinnamic acid (CHCA) as a matrix, mass spectrum Was measured.

(逆相HPLCによる機能性分子が導入されたssDNA(コンジュゲート)の分析)
逆相HPLCによるコンジュゲートの分析は、以下のような条件で行なった。カラムとして、商品名:OligoDNA RP(東ソー株式会社製)を用いた。流速は、1.0mL/分、検出波長は、260nmに設定した。コンジュゲート5%のアセトニトリルを含む0.1M酢酸アンモニウム水溶液で5分間溶出し、その後、5重量%〜30wt
%のアセトニトリルによる50分のリニアグラジエントで溶出させた。前記リニアグラジェントには、5重量%のアセトニトリルを含有した0.1M 酢酸アンモニウム水溶液と、30重量%のアセトニトリルを含有した0.1M 酢酸アンモニウム水溶液とを用いた。
(Analysis of ssDNA (conjugate) introduced with functional molecule by reverse phase HPLC)
Analysis of the conjugate by reverse phase HPLC was performed under the following conditions. The trade name: OligoDNA RP (manufactured by Tosoh Corporation) was used as the column. The flow rate was set to 1.0 mL / min, and the detection wavelength was set to 260 nm. Elute with 0.1 M aqueous ammonium acetate containing 5% conjugate of acetonitrile for 5 minutes, then 5-30%
Elute with a 50 minute linear gradient with% acetonitrile. For the linear gradient, a 0.1 M aqueous ammonium acetate solution containing 5% by weight of acetonitrile and a 0.1M aqueous ammonium acetate solution containing 30% by weight of acetonitrile were used.

(ssDNAの濃度測定)
ssDNA溶液 25μLを、10mM トリス塩酸緩衝液(pH7.0) 975μLに添加して希釈した。得られた希釈物について、10mM トリス塩酸緩衝液のみでベース補正した分光光度計で、260nmの吸光度を測定した。このとき測定される吸光度に40を乗じた値をssDNA溶液のOD値とした。本実施例で用いられるssDNAのODあたりの重量(μg)は、それぞれ計算されたOD値から算出できる。ssDNAの分子量を用いることで、前記OD値を、モル濃度に換算できる。
(SsDNA concentration measurement)
25 μL of ssDNA solution was added to 975 μL of 10 mM Tris-HCl buffer (pH 7.0) for dilution. About the obtained dilution, the light absorbency of 260 nm was measured with the spectrophotometer which carried out base correction | amendment only with 10 mM tris hydrochloric acid buffer. The value obtained by multiplying the absorbance measured at this time by 40 was defined as the OD value of the ssDNA solution. The weight (μg) per OD of the ssDNA used in this example can be calculated from the calculated OD value. By using the molecular weight of ssDNA, the OD value can be converted into a molar concentration.

(DNAスペーサーを有する機能性高分子複合体の濃度測定)
以下の実施例で示される機能性高分子複合体の濃度は、商品名:PicoGreen DNA Quantification Kit(ピアース社製)を用いて決定した。濃度既知のλDNA標準液を用いて検量線を作成した。記載した測定値は、全て3回測定の平均値である。
(Measurement of concentration of functional polymer complex having DNA spacer)
The concentration of the functional polymer complex shown in the following examples was determined using a trade name: PicoGreen DNA Quantification Kit (Pierce). A calibration curve was prepared using a λDNA standard solution with a known concentration. All the measured values are average values of three measurements.

以下の実施例では、本発明の1つの実施態様を例示する。すなわち、機能性分子として、KDGEAペプチド(I型コラーゲンに由来する機能性分子)とGRGDSペプチド(フィブロネクチンに由来する機能性分子)との2つの機能性分子、その2つの機能性分子間を連結する核酸スペーサーの構造として、相補的な塩基対を形成した二重らせん構造を有するdsDNA、2つの機能性分子の導入位置として、dsDNAに二箇所存在する5’末端とした。   The following example illustrates one embodiment of the present invention. That is, as a functional molecule, two functional molecules, a KDGEA peptide (functional molecule derived from type I collagen) and a GRGDS peptide (functional molecule derived from fibronectin), are linked between the two functional molecules. As the structure of the nucleic acid spacer, dsDNA having a double helix structure in which complementary base pairs are formed and two functional molecules are introduced at the 5 ′ end present in two places in the dsDNA.

DNAスペーサーの長さは、40nm(DNAとして、120量体)、80nm(DNAとして、240量体)及び160nm(DNAとして、480量体)とした。以上の概念に従って設計された機能性高分子の構造(模式図)を以下に示す。   The length of the DNA spacer was 40 nm (120 mer as DNA), 80 nm (240 mer as DNA) and 160 nm (480 mer as DNA). The structure (schematic diagram) of the functional polymer designed according to the above concept is shown below.

Figure 2006042812
Figure 2006042812

DNAスペーサーの長さが、40nm、80nm及び160nmである機能性高分子複合体を、それぞれ、KDGEA−SP40−GRGDS、KDGEA−SP80−GRGDS及びKDGEA−SP160−GRGDSという。   Functional polymer complexes having DNA spacer lengths of 40 nm, 80 nm, and 160 nm are referred to as KDGEA-SP40-GRGDS, KDGEA-SP80-GRGDS, and KDGEA-SP160-GRGDS, respectively.

以下の実施例では、機能性高分子複合体を、前変性法により調製した。まず、ssDNAに機能性分子を結合させたコンジュゲートを合成した。核酸スペーサー結合用官能基としてマレイミド基を選択した。KDGEAペプチド分子及びGRGDSペプチド分子それぞれのN末端に導入されたもの(それぞれ、マレイミド化KDGEA、マレイミド化GRGDSと呼ぶ)を使用した。また、ssDNAには、機能性分子結合用官能基としてチオール基が5’末端に導入されているものを用いた。より具体的に構造を説明すると、5’末端のリン酸基に対して6−メルカプト−1−ヘキサノールのOH部位が結合した状態となっている合成ssDNAである。合成された直後では、5’末端のチオール部位は、チオール基を有する保護基とジスルフィド結合とにより保護されている。これを脱保護してチオール基を形成させ、マレイミド化KDGEA又はマレイミド化GRGDSを導入してssDNAとのコンジュゲートを形成する。   In the following examples, functional polymer composites were prepared by a pre-modification method. First, a conjugate in which a functional molecule was bound to ssDNA was synthesized. A maleimide group was selected as the functional group for binding the nucleic acid spacer. Those introduced at the N-terminus of each of the KDGEA peptide molecule and the GRGDS peptide molecule (referred to as maleimidated KDGEA and maleimidated GRGDS, respectively) were used. The ssDNA used was one having a thiol group introduced at the 5 'end as a functional group for functional molecule binding. More specifically, the structure is a synthetic ssDNA in which the OH site of 6-mercapto-1-hexanol is bound to the 5'-terminal phosphate group. Immediately after synthesis, the thiol moiety at the 5 'end is protected by a protecting group having a thiol group and a disulfide bond. This is deprotected to form a thiol group, and maleimidated KDGEA or maleimidated GRGDS is introduced to form a conjugate with ssDNA.

実施例1〜3
スペーサーとして40nm(120量体)のdsDNAを有するKDGEA−SP40−GRGDS、80nm(240量体)のdsDNAを有するKDGEA−SP80−GRGDS、および160nm(480量体)のdsDNAを有するKDGEA−SP160−GRGDSを、以下のように調製した。合成プロセスの概略を、図1に示す。
Examples 1-3
KDGEA-SP40-GRGDS with 40 nm (120 mer) dsDNA as spacer, KDGEA-SP80-GRGDS with 80 nm (240 mer) dsDNA, and KDGEA-SP160-GRGDS with 160 nm (480 mer) dsDNA Was prepared as follows. An outline of the synthesis process is shown in FIG.

(マレイミド化KDGEAの合成)
Fmoc−Ala(なお、前記「Fmoc」は、9−fluorenylmethoxycarbonylの略称である)が予め導入された樹脂(株式会社島津製作所製、商品名:PreloadedHMPレジン)から、マレイミド化KDGEAの合成を開始した。Fmoc基の脱保護は、20重量% ピペリジン(アプライドバイオシステムズ社製)/ジメチルホルムアミド(以下、DMFともいう)溶液を用いて行なった。また、ペプチド鎖の伸長のための縮合反応は、前記レジン中のアミノ酸量に対して10当量のFmoc−aa(aaは適切に保護されたアミノ酸を示す)と、縮合試薬として10当量のHBTU〔株式会社島津製作所製,HBTUは、2−(1−H−benzotriazol−1−yl−1,1,3,3−tetramethyluronium hexafluorophosphateの略称である)、10当量のHOBt〔株式会社ペプチド研究所製,HOBtは1−Hydroxybenzotriazoleの略称である〕及び20当量のDIEA(アプライドバイオシステムズ社製,DIEAはDiisopropylethylamineの略称である)をDMFに溶解して得られた溶液を、アミノ酸配列に対応して逐次的に前記レジンに添加することにより樹脂上で行なった。N末端のFmoc基を20重量% ピペリジン/DMFにより脱保護した。得られた産物に、生成した遊離のN末端アミノ基に対して5当量のGMBS〔同仁化学株式会社製、GMBSは、N−(4−maleimidobutyryloxy)succinimideの略称である〕と、10当量のDIEAとをDMFに溶解して加えた。4時間室温で反応させ、その後、得られた産物に、さらに1当量のGMBSを追加し、1時間室温で反応させた。得られた産物を保持した樹脂をDMFで洗浄し、その後、該樹脂を、メタノール及びジエチルエーテルで洗浄した。洗浄後の樹脂を減圧乾燥した。樹脂からのマレイミド基含有ペプチドの切断には、90容積% TFA(株式会社ペプチド研究所製)/5容積% チオアニソール(アルドリッチ社製)/3容積% H2O/2容積% アニソール(V/V/V/V)溶液を用いた。前記溶液を、樹脂に添加し、得られた混合物を、2時間室温で攪拌した。その後、樹脂を濾別し、濾液を減圧下で濃縮した。残渣に冷却したジエチルエーテルを加えてペプチドを沈澱させ、固体を濾別して減圧乾燥した。得られたペプチドを、上述の条件下、精製用HPLCにより精製した。単離されたペプチドは、分析用HPLCでシングルピーク(保持時間10.4分)であることを確認した。また、マススペクトルによって前記ペプチドの分子量を測定するとm/z=684.60[M+H]+であり、計算値とよく一致した。凍結乾燥して固体のマレイミド化KDGEAを得た。
(Synthesis of maleimidated KDGEA)
Synthesis of maleimidated KDGEA was started from a resin (manufactured by Shimadzu Corporation, trade name: Preloaded HMP resin) in which Fmoc-Ala (wherein “Fmoc” is an abbreviation of 9-fluorenylmethoxycarbonyl) was previously introduced. Deprotection of the Fmoc group was performed using a 20 wt% piperidine (Applied Biosystems) / dimethylformamide (hereinafter also referred to as DMF) solution. In addition, the condensation reaction for extending the peptide chain comprises 10 equivalents of Fmoc-aa (aa represents an appropriately protected amino acid) with respect to the amount of amino acids in the resin, and 10 equivalents of HBTU [ Made by Shimadzu Corporation, HBTU is 2- (1-H-benzotriazol-1-yl-1,1,3,3-tetramethyluronium hexafluorophosphate), 10 equivalents of HOBt [Peptide Research Institute, HOBt is an abbreviation for 1-hydroxybenzotriazole) and 20 equivalents of DIEA (manufactured by Applied Biosystems, DIEA is an abbreviation for Diisopropylenelamine) in DMF, sequentially corresponding to the amino acid sequence. In Performed on the resin by adding to the resin. The N-terminal Fmoc group was deprotected with 20 wt% piperidine / DMF. In the obtained product, 5 equivalents of GMBS (manufactured by Dojin Chemical Co., Ltd., GMBS is an abbreviation of N- (4-maleidobutyryloxy) succinimide) and 10 equivalents of DIEA with respect to the produced free N-terminal amino group. Were dissolved in DMF and added. The mixture was allowed to react at room temperature for 4 hours, and then another equivalent of GMBS was added to the obtained product and reacted at room temperature for 1 hour. The resin holding the resulting product was washed with DMF, and then the resin was washed with methanol and diethyl ether. The washed resin was dried under reduced pressure. For cleavage of the maleimide group-containing peptide from the resin, 90% by volume TFA (manufactured by Peptide Institute, Inc.) / 5% by volume thioanisole (manufactured by Aldrich) / 3% by volume H 2 O / 2% by volume anisole (V / V / V / V) solution was used. The solution was added to the resin and the resulting mixture was stirred for 2 hours at room temperature. Thereafter, the resin was filtered off and the filtrate was concentrated under reduced pressure. Peptide was precipitated by adding cooled diethyl ether to the residue, and the solid was separated by filtration and dried under reduced pressure. The resulting peptide was purified by purification HPLC under the conditions described above. The isolated peptide was confirmed to be a single peak (retention time 10.4 minutes) by analytical HPLC. Further, when the molecular weight of the peptide was measured by mass spectrum, m / z = 684.60 [M + H] + , which was in good agreement with the calculated value. Freeze drying gave solid maleimidated KDGEA.

(マレイミド化GRGDSの合成)
Fmoc−Serが予め導入されたレジン(株式会社島津製作所製、商品名:PreloadedHMPレジン)を用いて、前記マレイミド化KDGEAの場合と同様の方法で合成した。得られた粗ペプチドを、上述の条件下、精製用HPLCにより精製した。単離されたペプチドは分析用HPLCでシングルピーク(保持時間8.6分)であることを確認した。また、マススペクトルによって前記ペプチドの分子量を測定するとm/z=656.61[M+H]+であり、計算値とよく一致した。凍結乾燥して固体のマレイミド化GRGDSを得た。
(Synthesis of maleimidated GRGDS)
Using a resin in which Fmoc-Ser was previously introduced (manufactured by Shimadzu Corporation, trade name: Preloaded HMP resin), the synthesis was performed in the same manner as in the case of the maleimidated KDGEA. The resulting crude peptide was purified by purification HPLC under the conditions described above. The isolated peptide was confirmed to be a single peak (retention time 8.6 minutes) by analytical HPLC. Further, when the molecular weight of the peptide was measured by mass spectrum, m / z = 656.61 [M + H] + , which was in good agreement with the calculated value. Lyophilization gave a solid maleimidated GRGDS.

(チオール基を含有するssDNAの脱保護)
KDGEA−SP40−GRGDSの原料となるチオール基が保護されたssDNAは、PS−S−SP40A及びPS−S−SP40Bの2種類である。なお、図1中、PS−S−SP40A及びPS−S−SP40Bは、塩基配列で表記した部分であり、左のssDNAが、PS−S−SP40A、右のssDNAが、PS−S−SP40Bである。他の原料も同様に示す。
(Deprotection of ssDNA containing thiol group)
There are two types of ssDNA with protected thiol groups as raw materials for KDGEA-SP40-GRGDS: PS-S-SP40A and PS-S-SP40B. In FIG. 1, PS-S-SP40A and PS-S-SP40B are parts represented by base sequences, the left ssDNA is PS-S-SP40A, and the right ssDNA is PS-S-SP40B. is there. Other raw materials are also shown.

PS−S−SP40Aを、100nmol/mLとなるように、TEバッファー(1mMEDTAを含む10mM トリス塩酸緩衝液、pH8.0)に溶解させた。得られた溶液 0.2mLに対して、0.08M ジチオスレイトール溶液(0.25M リン酸緩衝液(pH8.0)に溶解して作製)を0.2mL混合し、その後、得られた混合物を室温で16時間攪拌した。溶離液〔0.1Mリン酸バッファー(pH6.0)〕で平衡化したファルマシアバイオテク社製、商品名:NAP−5カラムにより精製して、チオール基が脱保護されたPS−S−SP40Aを得た。得られた産物について、260nmの吸光度を測定することによりHS−SP40Aの濃度を決定した。KDGEA−SP80−GRGDS及びKDGEA−SP160−GRGDSの場合についても同様に行ない、HS−SP80A、HS−SP80B、HS−SP160A及びHS−SP160Bを得た。得られたHS−SP40B、HS−SP80A、HS−SP80B、HS−SP160A及びHS−SP160Bの濃度を、同様に決定した。結果を表1に示す。   PS-S-SP40A was dissolved in TE buffer (10 mM Tris-HCl buffer, pH 8.0 containing 1 mM EDTA) so as to be 100 nmol / mL. 0.2 mL of 0.08 M dithiothreitol solution (prepared by dissolving in 0.25 M phosphate buffer (pH 8.0)) is mixed with 0.2 mL of the obtained solution, and then the resulting mixture is mixed. Was stirred at room temperature for 16 hours. PS-S-SP40A in which the thiol group is deprotected is obtained by purification using a NAP-5 column manufactured by Pharmacia Biotech equilibrated with an eluent [0.1 M phosphate buffer (pH 6.0)]. It was. About the obtained product, the density | concentration of HS-SP40A was determined by measuring the light absorbency of 260 nm. It carried out similarly about the case of KDGEA-SP80-GRGDS and KDGEA-SP160-GRGDS, and obtained HS-SP80A, HS-SP80B, HS-SP160A, and HS-SP160B. The concentrations of the obtained HS-SP40B, HS-SP80A, HS-SP80B, HS-SP160A and HS-SP160B were determined in the same manner. The results are shown in Table 1.

Figure 2006042812
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(コンジュゲートの調製)
HS−SP40A溶液(濃度17.0nmol/mL) 0.8mLと、HS−SP40Aに対して25当量のマレイミド化KDGEAを0.1Mリン酸バッファー(pH7.0)に溶解させた溶液 0.8mLとを混合し、4℃で24時間インキュベーションし、反応させた。得られた反応溶液を凍結乾燥させた。得られた産物を、0.5mLの1mMEDTAを含む10mMトリス塩酸緩衝液(pH7.0)に溶解させた。得られた溶液を、溶離液で平衡化したNAP−5を用いたゲル濾過に供して、マレイミド化KDGEAとHS−SP40AとのコンジュゲートであるKDGEA−S−SP40Aを精製した。なお、溶離液として、1mM EDTAを含む10mM トリス塩酸緩衝液(pH7.0)を用いた。得られた産物について、260nmにおける吸光度を測定し、HS−SP40A(表1)のデータを利用して濃度を決定した。同様に、マレイミド化GRGDSとHS−SP40BとのコンジュゲートであるGRGDS−S−SP40B、マレイミド化KDGEAとHS−SP80AとのコンジュゲートであるKDGEA−S−SP80A、マレイミド化GRGDSとHS−SP80BとのコンジュゲートであるGRGDS−S−SP80B、マレイミド化KDGEAとHS−SP160AとのコンジュゲートであるKDGEA−S−SP160A及びマレイミド化GRGDSとHS−SP160BとのコンジュゲートであるGRGDS−S−SP160Bを得た。結果を表2に示す。
(Preparation of conjugate)
0.8 mL of an HS-SP40A solution (concentration: 17.0 nmol / mL) and 0.8 mL of a solution obtained by dissolving 25 equivalents of maleimidated KDGEA in 0.1 M phosphate buffer (pH 7.0) with respect to HS-SP40A; Were mixed and incubated at 4 ° C. for 24 hours to react. The resulting reaction solution was lyophilized. The obtained product was dissolved in 10 mM Tris-HCl buffer (pH 7.0) containing 0.5 mL of 1 mM EDTA. The resulting solution was subjected to gel filtration using NAP-5 equilibrated with an eluent to purify KGDEA-S-SP40A, which is a conjugate of maleimidated KDGEA and HS-SP40A. In addition, 10 mM Tris-HCl buffer (pH 7.0) containing 1 mM EDTA was used as an eluent. About the obtained product, the light absorbency in 260 nm was measured and the density | concentration was determined using the data of HS-SP40A (Table 1). Similarly, GRGDS-S-SP40B, which is a conjugate of maleimidated GRGDS and HS-SP40B, KGDEA-S-SP80A, which is a conjugate of maleimidated KDGEA and HS-SP80A, and maleimide GRGDS and HS-SP80B GRGDS-S-SP80B which is a conjugate, KDGEA-S-SP160A which is a conjugate of maleimide KDGEA and HS-SP160A, and GRGDS-S-SP160B which is a conjugate of maleimide GRGDS and HS-SP160B were obtained. . The results are shown in Table 2.

Figure 2006042812
Figure 2006042812

また、全てのコンジュゲートはHPLCによりシングルピークであることが確認できた。   All conjugates were confirmed to be single peaks by HPLC.

(機能性高分子複合体の調製)
前記KDGEA−S−SP40AとGRGDS−S−SP40Bとを、PCR用プライマー対として用い、大腸菌16s rRNAを鋳型核酸として用い、以下のように、120量体のDNAスペーサーを含む機能性高分子複合体を調製した。
(Preparation of functional polymer composite)
Using the KDGEA-S-SP40A and GRGDS-S-SP40B as a primer pair for PCR, using Escherichia coli 16s rRNA as a template nucleic acid, and a functional polymer complex containing a 120-mer DNA spacer as follows: Was prepared.

前記プライマー対(各50pmol)と、商品名:Premix Ex Taq(タカラバイオ株式会社製) 25μL、大腸菌懸濁液 5μLに蒸留水を添加して、全量50μLの反応溶液を得た。なお、前記大腸菌懸濁液は、寒天培地上に生育させた大腸菌(Escherichia coli IFO3972)の1コロニーを、蒸留水 100μLに溶解させることにより調製した懸濁液である。得られた反応溶液を用い、94℃で0.5分と、55℃で0.5分と、72℃で1分とを1サイクルとする24サイクルの反応(ポリメラーゼ連鎖反応)を行なった。得られた反応産物を、スピンカラム(商品名:QIA PCR Purification Kit、キアゲン社製)に供して、精製して、KDGEA−SP40−GRGDSを得た。得られたKDGEA−SP40−GRGDSを、ポリアクリルアミドゲル電気泳動に供し、ついで、可視化させ、検出した。その結果、得られたKDGEA−SP40−GRGDSは、120量体のdsDNAを含むことが確認できた。これによりdsDNAからなるスペーサー部位が設計どおりの長さで合成できたことが分かった。以上の方法と同様にして、KDGEA−SP80−GRGDSについて、KDGEA−S−SP80AとGRGDS−S−SP80Bとをプライマー対として、KDGEA−SP160−GRGDSについて、KDGEA−S−SP160AとGRGDS−S−SP160Bとをプライマー対として用いて、機能性高分子複合体を調製した。KDGEA−SP80−GRGDS及びKDGEA−SP160−GRGDSの分子量をポリアクリルアミドゲル電気泳動によって確認した。その結果、分子量マーカーとの相対移動度の比較によりそれぞれdsDNA部が240、480量体であることが確認できた。これにより、それぞれのdsDNAからなるスペーサー部位が設計どおりの長さで合成できたことが分かった。商品名:PicoGreenによって濃度を定量した結果を表3に示す。   Distilled water was added to 25 μL of the primer pair (each 50 pmol) and trade name: Premix Ex Taq (manufactured by Takara Bio Inc.) and 5 μL of the E. coli suspension to obtain a reaction solution having a total volume of 50 μL. The Escherichia coli suspension is a suspension prepared by dissolving 1 colony of Escherichia coli IFO 3972 grown on an agar medium in 100 μL of distilled water. Using the obtained reaction solution, 24 cycles of reaction (polymerase chain reaction) were performed with 94 ° C. for 0.5 minute, 55 ° C. for 0.5 minute, and 72 ° C. for 1 minute as one cycle. The obtained reaction product was subjected to a spin column (trade name: QIA PCR Purification Kit, manufactured by Qiagen) and purified to obtain KDGEA-SP40-GRGDS. The obtained KDGEA-SP40-GRGDS was subjected to polyacrylamide gel electrophoresis, then visualized and detected. As a result, it was confirmed that the obtained KDGEA-SP40-GRGDS contained 120-mer dsDNA. As a result, it was found that the spacer site composed of dsDNA could be synthesized with the designed length. In the same manner as above, for KDGEA-SP80-GRGDS, KDGEA-S-SP80A and GRGDS-S-SP80B are used as a primer pair, and for KDGEA-SP160-GRGDS, KDGEA-S-SP160A and GRGDS-S-SP160B. Were used as primer pairs to prepare a functional polymer complex. The molecular weights of KDGEA-SP80-GRGDS and KDGEA-SP160-GRGDS were confirmed by polyacrylamide gel electrophoresis. As a result, it was confirmed by comparison of the relative mobility with the molecular weight marker that the dsDNA part was a 240-480 mer, respectively. As a result, it was found that the spacer site composed of each dsDNA could be synthesized with the designed length. Table 3 shows the results of quantifying the concentration using the product name: PicoGreen.

Figure 2006042812
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(機能性高分子複合体が持つ細胞の機能を制御する性能の評価)
細胞の機能を制御する性能は、マウス由来の未成熟骨芽細胞(MC3T3−E1細胞)を成熟した骨芽細胞に分化させる能力を比較することにより評価した。MC3T3−E1細胞を、10重量% ウシ胎仔由来血清(FBS)を添加したα−MEM(ギブコ社製、α−MEMはAlpha−Minimum Essential Mediumの略称である)で培養した。その後、MC3T3−E1細胞を、90% コンフルエント状態時にトリプシン処理により回収した。10mM β−グリセロリン酸(シグマ社製)と50μg/mL アスコルビン酸(シグマ社製)と10重量% FBS(シグマ社製)とを添加したα−MEMに、19000個/mLとなるように、前記MC3T3−E1細胞を再分散させた。その後、KDGEA−SP40−GRGDS、KDGEA−SP80−GRGDS又はKDGEA−SP160−GRGDSを以下に示す方法により固定化した12ウェルプレートに1ウェルあたり2mLとなるように前記MC3T3−E1細胞を播種した。この時の細胞密度は、5000個/cm2であった。37℃、5容積% CO2を含む湿潤空気中で前記MC3T3−E1細胞を培養した。3日毎に培地の交換を行なった。11日後にMC3T3−E1細胞のアルカリフォスファターゼ(ALP)活性を測定した。前記ALP活性をMC3T3−E1細胞の分化度合の指標として、機能性高分子複合体が持つ細胞の機能を制御する性能を評価した。
(Evaluation of the ability of the functional polymer complex to control cell functions)
The ability to control cell function was assessed by comparing the ability to differentiate immature osteoblasts from mice (MC3T3-E1 cells) into mature osteoblasts. MC3T3-E1 cells were cultured in α-MEM (Gibco, α-MEM is an abbreviation for Alpha-Minimum Essential Medium) supplemented with 10% by weight fetal bovine serum (FBS). Thereafter, MC3T3-E1 cells were recovered by trypsin treatment when 90% confluent. The α-MEM to which 10 mM β-glycerophosphoric acid (manufactured by Sigma), 50 μg / mL ascorbic acid (manufactured by Sigma) and 10% by weight FBS (manufactured by Sigma) were added, was adjusted to 19000 / mL. MC3T3-E1 cells were redispersed. Thereafter, the MC3T3-E1 cells were seeded at 2 mL per well in a 12-well plate in which KDGEA-SP40-GRGDS, KDGEA-SP80-GRGDS, or KDGEA-SP160-GRGDS was immobilized by the method described below. The cell density at this time was 5000 cells / cm 2 . The MC3T3-E1 cells were cultured in humid air containing 5% CO 2 at 37 ° C. The medium was changed every 3 days. Eleven days later, alkaline phosphatase (ALP) activity of MC3T3-E1 cells was measured. Using the ALP activity as an index of the degree of differentiation of MC3T3-E1 cells, the ability of the functional polymer complex to control cell functions was evaluated.

培養後の細胞をトリプシン処理により回収し、0.5mLのPBSに再分散した。得られた分散液を用い、細胞数を、ビルケルチルク氏血球計算盤で計数した。その後、分化の指標として、細胞のALP活性の測定を行なった。ALP活性測定は、基質溶液〔商品名:FAST p−NITROPHENYL PHOSPHATE TABLET SETS(シグマ社製)を溶解して使用した〕を用いて、p−ニトロフェニルリン酸(pNPP)法により行なった。ここで、基質であるpNPPが、ALPによりp−ニトロフェノールとなり黄色を呈することを利用し、一定時間に生じるp−ニトロフェノール量で酵素活性値を示した。p−ニトロフェノールの生成量は、p−ニトロフェノールをPBSに溶解させたものを検量線の作成に使用した。また、細胞膜の溶解には、界面活性剤であるTritonTM X−100(シグマ社製)を用いた。96ウェルプレートに、細胞液又は検量線溶液 100μLと、0.3重量% TritonTM X−100 50μLと、基質溶液 100μLとを入れ、得られた混合物を37℃で1時間インキュベーションして反応を行なった。得られた反応産物に、3N 水酸化ナトリウム水溶液 50μLを添加し、酵素反応を停止させた。その後、得られた産物について、マイクロプレートリーダー(デカン社製ジェニオス)で450nmの吸光度を測定した。1個の細胞あたりのALP活性(細胞1個あたりのp−ニトロフェノールの生成速度(fmol/分/細胞))を算出した。 The cultured cells were collected by trypsin treatment and redispersed in 0.5 mL of PBS. Using the obtained dispersion, the number of cells was counted with a Birkerchilk hemocytometer. Thereafter, ALP activity of the cells was measured as an index of differentiation. ALP activity was measured by a p-nitrophenyl phosphate (pNPP) method using a substrate solution [trade name: FAST p-NITROPHENYL PHOSPHATE TABLE SET (manufactured by Sigma) was used]. Here, utilizing the fact that pNPP, which is a substrate, becomes p-nitrophenol and exhibits yellow color by ALP, the enzyme activity value was shown by the amount of p-nitrophenol generated in a certain time. The amount of p-nitrophenol produced was obtained by dissolving p-nitrophenol in PBS to prepare a calibration curve. In addition, Triton X-100 (manufactured by Sigma), which is a surfactant, was used for lysis of the cell membrane. A 96-well plate was charged with 100 μL of cell solution or calibration curve solution, 50 μL of 0.3 wt% Triton X-100, and 100 μL of substrate solution, and the resulting mixture was incubated at 37 ° C. for 1 hour for reaction. It was. To the obtained reaction product, 50 μL of 3N aqueous sodium hydroxide solution was added to stop the enzyme reaction. Thereafter, the absorbance of the obtained product was measured at 450 nm with a microplate reader (Denios, manufactured by Deccan). The ALP activity per cell (p-nitrophenol production rate per cell (fmol / min / cell)) was calculated.

試験例1
(ポリ−L−リジン表面の調製)
ポリ−L−リジン(PLL)塩酸塩(ペプチド研究所製、平均分子量8000以上)を10mg/mLとなるようにリン酸緩衝化生理食塩水(PBS)に溶解させた。なお、これ以降の操作は、安全キャビネット内で全て滅菌した器具や緩衝液を使用して行なった。得られた溶液を0.2μm内径のフィルターを通して濾過滅菌し、PBSでさらに10倍に希釈して、1mg/mLのPLL溶液を得た。得られたPLL溶液を、ヌンク社製のデルタ処理12ウェルプレートに対して1ウェルあたり0.5mL添加し、ついで、プレートを密封した。前記プレートを37℃で2時間インキュベーションすることにより、該プレートにPLLを吸着させた。その後、前記プレートからPLL溶液を吸引してウェル内から除去した。さらに、前記プレートに、1ウェルあたり1mLのPBSを添加して3分間放置し、アスピレーションする洗浄操作を3回行ない、PLL表面を調製した。
Test example 1
(Preparation of poly-L-lysine surface)
Poly-L-lysine (PLL) hydrochloride (manufactured by Peptide Institute, average molecular weight 8000 or more) was dissolved in phosphate buffered saline (PBS) so as to be 10 mg / mL. The subsequent operations were performed using instruments and buffers that were all sterilized in the safety cabinet. The obtained solution was sterilized by filtration through a filter having an inner diameter of 0.2 μm and further diluted 10-fold with PBS to obtain a 1 mg / mL PLL solution. The resulting PLL solution was added at 0.5 mL per well to a Nuku Delta-treated 12-well plate, and then the plate was sealed. By incubating the plate at 37 ° C. for 2 hours, PLL was adsorbed on the plate. Thereafter, the PLL solution was aspirated from the plate and removed from the well. Furthermore, 1 mL of PBS per well was added to the plate and allowed to stand for 3 minutes, and aspirating washing operation was performed 3 times to prepare a PLL surface.

(ポリイオンコンプレックス形成によるポリ−L−リジン表面への機能性高分子複合体の固定化)
全ての操作は安全キャビネット内で全て滅菌した器具や緩衝液を使用して行なった。実施例1〜3で調製した機能性高分子複合体、すなわち、すなわち、KDGEA−SP40−GRGDS、KDGEA−SP80−GRGDS及びKDGEA−SP160−GRGDSをそれぞれ目標密度となるように、2mM EDTAを含む10mMトリス塩酸緩衝液(pH7.4)で希釈した。得られた希釈物を、0.2μm内径のフィルターで濾過滅菌した。滅菌後の産物を、PLL表面を形成させた12ウェルプレートに対して1ウェルあたり0.5mLとなるように添加した。ここで、前記産物 0.5mL中にKDGEA−SP40−GRGDS、KDGEA−SP80−GRGDS、KDGEA−SP160−GRGDSをそれぞれ0.45pmol含むように調製した。12ウェルプレートの場合、1ウェルに液体 0.5mLを添加すると、液体が覆う面積は、約4.5cm2となる。したがって、この場合の機能性高分子複合体が全てPLL表面に結合したときの密度は、100fmol/cm2と判断される。その後、4℃において12時間以上吸着させた。吸着後の機能性高分子複合体溶液を回収した。ついで、得られた機能性高分子複合体溶液について、商品名:PicoGreenによりdsDNA濃度を測定し、添加した機能性高分子複合体がどの程度PLL表面に固定化されているかを確認した。その結果を表4に示す。
(Immobilization of functional polymer complex on poly-L-lysine surface by polyion complex formation)
All manipulations were performed using sterilized instruments and buffers in a safety cabinet. The functional polymer composites prepared in Examples 1 to 3, ie, 10 mM containing 2 mM EDTA so that KDGEA-SP40-GRGDS, KDGEA-SP80-GRGDS, and KDGEA-SP160-GRGDS each have a target density. Dilute with Tris-HCl buffer (pH 7.4). The resulting dilution was sterilized by filtration through a 0.2 μm inner diameter filter. The sterilized product was added to 0.5 mL per well to a 12-well plate on which a PLL surface was formed. Here, KDGEA-SP40-GRGDS, KDGEA-SP80-GRGDS, and KDGEA-SP160-GRGDS were each prepared to be contained in 0.5 mL of the product. In the case of a 12-well plate, when 0.5 mL of liquid is added to one well, the area covered with the liquid is about 4.5 cm 2 . Therefore, the density when the functional polymer complex in this case is all bonded to the PLL surface is determined to be 100 fmol / cm 2 . Thereafter, it was adsorbed at 4 ° C. for 12 hours or more. The functional polymer complex solution after adsorption was collected. Subsequently, the dsDNA concentration of the obtained functional polymer complex solution was measured by a trade name: PicoGreen, and it was confirmed how much the added functional polymer complex was immobilized on the PLL surface. The results are shown in Table 4.

Figure 2006042812
Figure 2006042812

その結果、機能性高分子複合体がPLL表面に固定化されたことがわかった。   As a result, it was found that the functional polymer complex was immobilized on the PLL surface.

試験例2
(機能性高分子複合体が持つ細胞の機能を制御する性能の評価)
実施例1〜2で作製したKDGEA−SP40−GRGDS、KDGEA−SP80−GRGDS又はKDGEA−SP160−GRGDSを固定化したPLL表面が有する細胞の機能を制御する性能を、前記と同様に、ALP活性を測定することにより、評価した。MC3T3−E1細胞を培養して11日目の1細胞あたりのALP活性を測定した結果を表5に示す。
Test example 2
(Evaluation of the ability of the functional polymer complex to control cell functions)
The ability to control the function of the cells on the PLL surface on which KDGEA-SP40-GRGDS, KDGEA-SP80-GRGDS or KDGEA-SP160-GRGDS prepared in Examples 1 and 2 was immobilized was the same as described above. Evaluation was made by measuring. Table 5 shows the results of culturing MC3T3-E1 cells and measuring ALP activity per cell on day 11.

Figure 2006042812
Figure 2006042812

その結果、KDGEA−SP40−GRGDS、KDGEA−SP80−GRGDS及びKDGEA−SP160−GRGDSにより、マウス由来の未成熟骨芽細胞(MC3T3−E1細胞)が、成熟骨芽細胞に分化されることがわかった。   As a result, it was found that immature osteoblasts derived from mice (MC3T3-E1 cells) were differentiated into mature osteoblasts by KDGEA-SP40-GRGDS, KDGEA-SP80-GRGDS and KDGEA-SP160-GRGDS. .

比較例1
(ポリエチレングリコールスペーサーを有する機能性高分子の調製)
リガンド分子としてKDGEA分子とGRGDS分子とを含有し、かつ平均分子量が3000のポリエチレングリコール(以下、PEGと略称することがある)をスペーサーとする機能性高分子を合成した。Fmoc基により保護されたアミノ基及びN−ヒドロキシスクシンイミドにより活性化されたカルボキシル基をもう1つの末端に持つFmoc−NH−PEG−NHS(NEKTAR社製,分子量3400)をPEGスペーサー結合部位として用いた以外は、S.Yamamoto,Y.Kaneda,N.Okada,S.Nakagawa,K.Kubo,S.Inoue,M.Maeda,Y.Yamashiro,K.Kawasaki,T.Mayumi,Anti−Cancer Drugs,5,424−428(1994)およびY.Suzuki,K.Hojo,I.Okazaki,H.Kamata,M.Sasaki,M.Maeda,M.Nomizu,Y.Yamamoto,S.Nakagawa,T.Mayumi,K.Kawasaki,Chem.Pharm.Bull.50(9),1229−1232(2002)に記載された方法を適用し、KDGEA−PEG−GRGDSを合成した。
Comparative Example 1
(Preparation of functional polymer having polyethylene glycol spacer)
A functional polymer containing a KDGEA molecule and a GRGDS molecule as a ligand molecule and having an average molecular weight of 3000 polyethylene glycol (hereinafter sometimes abbreviated as PEG) as a spacer was synthesized. Fmoc-NH-PEG-NHS (manufactured by NEKTAR, molecular weight 3400) having an amino group protected by an Fmoc group and a carboxyl group activated by N-hydroxysuccinimide at the other end was used as a PEG spacer binding site. Except S. Yamamoto, Y. et al. Kaneda, N .; Okada, S .; Nakagawa, K .; Kubo, S .; Inoue, M .; Maeda, Y .; Yamashiro, K .; Kawasaki, T .; Mayumi, Anti-Cancer Drugs, 5, 424-428 (1994) and Y.M. Suzuki, K .; Hojo, I .; Okazaki, H .; Kamata, M .; Sasaki, M .; Maeda, M .; Nomizu, Y .; Yamamoto, S .; Nakagawa, T .; Mayumi, K. et al. Kawasaki, Chem. Pharm. Bull. 50 (9), 1229-1232 (2002) was applied to synthesize KDGEA-PEG-GRGDS.

(ポリエチレングリコールスペーサーを有する機能性高分子のディッシュ表面への固定化)
S.Yamamoto,Y.Kaneda,N.Okada,S.Nakagawa,K.Kubo,S.Inoue,M.Maeda,Y.Yamashiro,K.Kawasaki,T.Mayumi,Anti−Cancer Drugs,5,424−428(1994)およびY.Suzuki,K.Hojo,I.Okazaki,H.Kamata,M.Sasaki,M.Maeda,M.Nomizu,Y.Yamamoto,S.Nakagawa,T.Mayumi,K.Kawasaki,Chem.Pharm.Bull.50(9),1229−1232(2002)に記載された方法に従って、9nmol/mLとなるようにKDGEA−PEG−GRGDSを純水に溶解させた。得られた溶液を、12ウェルプレート(Nunc社製、デルタ処理)のウェルに、1ウェルあたり0.5mL添加した。前記プレートを、そのままクリーンベンチ内で放置し、溶液を風乾した。前記プレートのウェルに、3重量% ウシ血清アルブミン/DMEM(ギブコ社製、DMEMはDulbecco‘s Modified Eagle’s Mediumの略称である)を1ウェルあたり2mL添加して室温1時間静置した。その後、溶液を吸引した。0.1重量% ウシ血清アルブミン(BSA)/DMEM溶液を、前記プレートの1ウェルあたり2mL入れてアスピレーションする一連の洗浄操作を3回行なって、機能性高分子を固定化した表面を調製した。
(Immobilization of functional polymer with polyethylene glycol spacer on dish surface)
S. Yamamoto, Y. et al. Kaneda, N .; Okada, S .; Nakagawa, K .; Kubo, S .; Inoue, M .; Maeda, Y .; Yamashiro, K .; Kawasaki, T .; Mayumi, Anti-Cancer Drugs, 5, 424-428 (1994) and Y.M. Suzuki, K .; Hojo, I .; Okazaki, H .; Kamata, M .; Sasaki, M .; Maeda, M .; Nomizu, Y .; Yamamoto, S .; Nakagawa, T .; Mayumi, K. et al. Kawasaki, Chem. Pharm. Bull. 50 (9), 1229-1232 (2002), KDGEA-PEG-GRGDS was dissolved in pure water so as to be 9 nmol / mL. 0.5 mL of the resulting solution was added to each well of a 12-well plate (Nunc, delta treatment). The plate was left as it was in a clean bench, and the solution was air-dried. To the wells of the plate, 2 mL of 3% by weight bovine serum albumin / DMEM (Gibco, DMEM is an abbreviation for Dulbecco's Modified Eagle's Medium) was added per well and allowed to stand at room temperature for 1 hour. Thereafter, the solution was aspirated. A series of washing operations in which 2 mL of 0.1 wt% bovine serum albumin (BSA) / DMEM solution was added per well of the plate and aspirated were performed three times to prepare a surface on which the functional polymer was immobilized. .

(ポリエチレングリコールスペーサーを有する機能性高分子を固定化した表面による細胞機能制御)
以上のように調製した12ウェルプレートを用いて、実施例1の機能性高分子複合体を用いた場合と全く同じ条件で、かつ同時に細胞機能の評価を行なった。その結果、11日間培養を続けるとMC3T3−E1細胞がプレート底面から剥がれてしまった。また、1細胞あたりのALP活性は、28fmol/min/cellであり、きわめて低かった。かかる結果は、比較例1で得られたプレートの表面では細胞機能の制御ができなかったことを意味する。
(Cell function control by the surface immobilizing functional polymer with polyethylene glycol spacer)
Using the 12-well plate prepared as described above, the cell function was evaluated simultaneously under exactly the same conditions as in the case of using the functional polymer complex of Example 1. As a result, when the culture was continued for 11 days, MC3T3-E1 cells were detached from the bottom of the plate. The ALP activity per cell was 28 fmol / min / cell, which was extremely low. This result means that the cell function could not be controlled on the surface of the plate obtained in Comparative Example 1.

本発明の製造方法により得られる機能性高分子複合体を用いて、細胞表面、細胞外マトリクス、その他の生体組織表面におけるタンパク質、糖質等の生体高分子内の特定の部位間の距離あるいは、複数の同一又は異なるタンパク質、糖質その他の生体分子間の距離を推定することは、細胞、細胞外マトリクス、その他の生体組織の構造を知る上で、また、それらの生体分子間の相互作用の有無を推定する上で有用である。また、細胞表面上の複数の特定の部位に同時に結合することによって、細胞に対して同時に信号を与え、その細胞の反応を観察することは、それらの生体分子の機能を調べることは細胞生理学上非常に有用である。本発明の製造方法により得られる機能性高分子複合体は、例えば、前記学問の発展により、医療、診断、医薬品等有用物質の製造等の分野に大きく寄与するものである。   Using the functional polymer complex obtained by the production method of the present invention, the distance between specific sites in a biopolymer such as a protein or carbohydrate on the surface of a cell, extracellular matrix, or other biological tissue, or Estimating the distance between multiple identical or different proteins, carbohydrates and other biomolecules is useful for understanding the structure of cells, extracellular matrix, and other biological tissues, and for the interaction between these biomolecules. This is useful for estimating the presence or absence. In addition, by simultaneously binding to a plurality of specific sites on the cell surface and simultaneously giving a signal to the cell and observing the reaction of the cell, the function of those biomolecules is examined in terms of cell physiology. Very useful. The functional polymer complex obtained by the production method of the present invention greatly contributes to the fields of medical, diagnostic, and production of useful substances such as pharmaceuticals, for example, by the development of the above-mentioned studies.

図1は、スペーサーとして40nm(120量体)のdsDNAを有するKDGEA−SP40−GRGDS、80nm(240量体)のdsDNAを有するKDGEA−SP80−GRGDS及び160nm(480量体)のdsDNAを有するKDGEA−SP160−GRGDSの構造と、それらの機能性高分子複合体の調製に用いたコンジュゲートの構造を示す概略図である。FIG. 1 shows KDGEA-SP40-GRGDS with 40 nm (120-mer) dsDNA, KDGEA-SP80-GRGDS with 80 nm (240-mer) dsDNA and KDGEA- with 160 nm (480-mer) dsDNA as spacers. It is the schematic which shows the structure of SP160-GRGDS, and the structure of the conjugate used for preparation of those functional polymer composites.

配列番号:1は、リガンドの配列を示す。   SEQ ID NO: 1 shows the sequence of the ligand.

配列番号:2は、リガンドの配列を示す。   SEQ ID NO: 2 shows the sequence of the ligand.

配列番号:3は、リガンドの配列を示す。   SEQ ID NO: 3 shows the sequence of the ligand.

配列番号:4は、リガンドの配列を示す。   SEQ ID NO: 4 shows the sequence of the ligand.

配列番号:5は、リガンドの配列を示す。   SEQ ID NO: 5 shows the sequence of the ligand.

配列番号:6は、リガンドの配列を示す。   SEQ ID NO: 6 shows the sequence of the ligand.

配列番号:7は、リガンドの配列を示す。   SEQ ID NO: 7 shows the sequence of the ligand.

配列番号:8は、リガンドの配列を示す。   SEQ ID NO: 8 shows the sequence of the ligand.

配列番号:9は、リガンドの配列を示す。   SEQ ID NO: 9 shows the sequence of the ligand.

配列番号:10は、リガンドの配列を示す。   SEQ ID NO: 10 shows the sequence of the ligand.

配列番号:11は、リガンドの配列を示す。   SEQ ID NO: 11 shows the sequence of the ligand.

配列番号:12は、リガンドの配列を示す。   SEQ ID NO: 12 shows the sequence of the ligand.

配列番号:13は、リガンドの配列を示す。   SEQ ID NO: 13 shows the sequence of the ligand.

配列番号:14は、リガンドの配列を示す。   SEQ ID NO: 14 shows the sequence of the ligand.

配列番号:15は、リガンドの配列を示す。   SEQ ID NO: 15 shows the sequence of the ligand.

Claims (2)

1)鋳型核酸と、
2)生体高分子との間で結合活性を有する機能性分子に対する結合性部位と、該鋳型核酸のセンス鎖の塩基配列中の連続したヌクレオチド残基からなる核酸又はその誘導体とを含有した第1のプライマーに該機能性分子が結合した第1の機能性分子結合プライマーと、
3)生体高分子との間で結合活性を有する機能性分子に対する結合性部位と、該鋳型核酸のアンチセンス鎖の塩基配列中の連続したヌクレオチド残基からなる核酸又はその誘導体とを含有し、該第1のプライマーの3’末端に対応する鋳型核酸上のヌクレオチドから少なくとも20ヌクレオチド長離れた位置に存在するヌクレオチドを3’末端のヌクレオチドとする第2のプライマーに該機能性分子が結合した第2の機能性分子結合プライマーと
の存在下に、ポリメラーゼ連鎖反応を行なうことを特徴とする、少なくとも2つの機能性分子を有する機能性高分子複合体の製造方法。
1) a template nucleic acid;
2) a first containing a binding site for a functional molecule having binding activity with a biopolymer, and a nucleic acid consisting of consecutive nucleotide residues in the base sequence of the sense strand of the template nucleic acid or a derivative thereof A first functional molecule-binding primer in which the functional molecule is bound to the primer of
3) a binding site for a functional molecule having binding activity with a biopolymer, and a nucleic acid consisting of consecutive nucleotide residues in the base sequence of the antisense strand of the template nucleic acid or a derivative thereof, A first molecule in which the functional molecule is bound to a second primer having a nucleotide at the 3 ′ end as a nucleotide present at a position at least 20 nucleotides away from the nucleotide on the template nucleic acid corresponding to the 3 ′ end of the first primer. A method for producing a functional polymer complex having at least two functional molecules, which comprises performing a polymerase chain reaction in the presence of two functional molecule-binding primers.
(A)1)鋳型核酸と、
2’)生体高分子との間で結合活性を有する機能性分子に対する結合性部位と、該鋳型核酸のセンス鎖の塩基配列中の連続したヌクレオチド残基からなる核酸又はその誘導体とを含有した第1のプライマーと、
3’)生体高分子との間で結合活性を有する機能性分子に対する結合性部位と、該鋳型核酸のアンチセンス鎖の塩基配列中の連続したヌクレオチド残基からなる核酸又はその誘導体とを含有し、該第1のプライマーの3’末端に対応する鋳型核酸上のヌクレオチドから少なくとも20ヌクレオチド長離れた位置に存在するヌクレオチドを3’末端のヌクレオチドとする第2のプライマーと
の存在下に、ポリメラーゼ連鎖反応を行なうことにより、該機能性分子に対する少なくとも2つの結合性部位を有する高分子複合体を合成する工程、及び
(B)前記工程(A)で得られた高分子複合体に、機能性分子を結合させることにより、少なくとも2つの機能性分子を有する機能性高分子複合体を合成する工程、
を含む、少なくとも2つの機能性分子を有する機能性高分子複合体の製造方法。
(A) 1) a template nucleic acid;
2 ′) a binding site for a functional molecule having binding activity with a biopolymer, and a nucleic acid or a derivative thereof comprising a continuous nucleotide residue in the base sequence of the sense strand of the template nucleic acid 1 primer and
3 ′) a binding site for a functional molecule having binding activity with a biopolymer, and a nucleic acid or a derivative thereof consisting of consecutive nucleotide residues in the base sequence of the antisense strand of the template nucleic acid. A polymerase chain in the presence of a second primer having a nucleotide at the 3 ′ end as a nucleotide present at a position at least 20 nucleotides away from the nucleotide on the template nucleic acid corresponding to the 3 ′ end of the first primer. Performing a reaction to synthesize a polymer complex having at least two binding sites for the functional molecule; and (B) a functional molecule in the polymer complex obtained in the step (A). A step of synthesizing a functional polymer complex having at least two functional molecules by bonding
A method for producing a functional polymer complex having at least two functional molecules.
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