特定の酵素の作用で状態変化する糖修飾環状ジペプチド素材：医療技術ニュース

岐阜大学は、特定の酵素の作用によって「溶ける」「固まる」などの状態変化を分子レベルで制御できる新しいゼリー状素材を開発した。ナノ物質を閉じ込めることが可能で、感染症予防などへの応用が期待される。

[MONOist]

　岐阜大学は2026年6月3日、特定の酵素の作用によって「溶ける」「固まる」などの状態変化を分子レベルで制御できる、新しいゼリー状素材を開発したと発表した。素材にナノ物質を閉じ込めることができ、ドラッグデリバリーシステムなどへの応用が期待される。

研究概要［クリックで拡大］ 出所：岐阜大学

　研究グループは、天然アミノ酸のイソロイシン（I）とチロシン（Y）から成る環状ジペプチドc-IYに、糖を修飾した糖修飾環状ジペプチドc-IY^Sを設計、合成した。この素材は、水溶液中で自己集合してナノ構造体を形成し、修飾した糖に対応する糖加水分解酵素に応答して状態変化を示す性質を持つ。

　糖としてガラクトースを導入したc-IY^Galは、水を主成分とするゼリー状物質のヒドロゲルを形成する。このヒドロゲルに、老化関連酵素のβ-ガラクトシダーゼを作用させた実証実験では、ゲルが溶解して液体状態に変化し、あらかじめ内部に封入しておいたタンパク質などの医薬品を放出することに成功した。

　顕微鏡観察では、酵素作用でナノファイバーのネットワーク構造が束化した短いファイバーへと変化する構造を突き止めている。このナノレベルの変化が、巨視的なゲルの溶解を誘発することが示唆された。

c-IY^Galのβ-ガラクトシダーゼ応答 （A） c-IY^Galの化学構造、（B） ガラス容器内で調製したcIY^Galヒドロゲルの写真（ゼリー状を呈し、容器を横にしても流動しない）と、β-ガラクトシダーゼ添加後の写真、β-ガラクトシダーゼ添加前後の顕微鏡観察結果［クリックで拡大］ 出所：岐阜大学

　一方、糖としてシアル酸の1種であるN-アセチルノイラミン酸を導入したc-IY^Neu5Acは、水溶液中でナノ粒子を形成する。この水溶液に、インフルエンザウイルスが持つ酵素のノイラミニダーゼを作用させると、ナノ粒子構造がマイクロ粒子構造を経てナノファイバーのネットワーク構造へと変化して、ゼリー状に固化することを実証した。インフルエンザウイルスと同程度のサイズを持つナノビーズを用いたモデル実験では、形成されたゲル状物質によってナノビーズの運動が効果的に抑制される結果を得ている。

c-IY^Neu5Acのノイラミニダーゼ応答 （A） c-IY^Neu5Acの化学構造、（B） ガラス容器内で調製したcIY^Neu5Ac水溶液の写真と、ノイラミニダーゼ添加後のヒドロゲル状態の写真、ノイラミニダーゼ添加後の顕微鏡観察結果、(C) ゲル形成に伴うナノビーズの運動抑制の模式図［クリックで拡大］ 出所：岐阜大学

　また、酵素作用に伴う分子レベルでの化学構造変化は、HPLC分析などにより追跡。予想される分子集合様式も示している。

糖修飾環状ジペプチドc-IY^Sの糖加水分解酵素による応答挙動［クリックで拡大］ 出所：岐阜大学

　特定の酵素を標的として物質の閉じ込めや精密な放出を制御する同技術は、感染症の予防や抑制、標的部位に効果的に薬剤を届けるドラッグデリバリーなどへの応用が期待される。

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