児島研究室｜東京科学大学物質理工学院材料系

研究内容

医療技術の発展は健康で安心して生活していくためには不可欠であり、医用高分子材料はナノメディシン・免疫療法・再生医療などの先端医療技術を下支えしています。児島研究室では、「強く」「優しく」「美しく」機能する医用高分子材料の設計・作製を行っています。

「強く」→高い治療効果を発現する医用高分子材料
「優しく」→患者さんに優しい（副作用が少ない）医用高分子材料
「美しく」→スマートに機能する、マテリアルデザインできる医用高分子材料

目指す研究

現在のバイオマテリアル研究では、既存の材料の改良や網羅的な検討によってより良い材料を作製していく手法が主流です。すなわち、目的の機能を発現させるバイオマテリアルを作製するための明確な設計指針がないのが現状です。児島研究室では、実際の医療に貢献できる材料の作製とともに、機能性バイオマテリアルの設計指針の構築を目指します。

医用高分子材料の研究は異分野融合研究です。児島は、高分子材料科学と分子生物学に関する研究背景をもっています。さらに、化学、物理、生物、医学など様々な分野の研究室との共同研究により、研究を進めていきます。

児島研究室では「好きこそものの上手なれ」をキーワードにしています。好きなことであれば、一見、大変と思われる作業でも自ら進んで、楽しく取り組むことができます。おもろいこと、夢中になれることを一緒に探しませんか。

デンドリマー

高分子は、医用材料によく用いられている材料です。蛋白質などの生体高分子は構造や配列を制御することができますが、合成高分子材料では分子量、組成、配列、構造を明確に規定できません。児島研究室では、デンドリマーと呼ばれる樹状高分子を用いています。デンドリマーは重合ではなく有機合成によって合成されるため、分子量、末端基、構造を明確に規定することができます。また、表面に存在する多数の反応性官能基に結合させたり、内部空間に内包させたりすることで、様々な化合物を導入することができるため、多機能性材料の作製が可能です（図１）。さらに、表面の末端基が高密度であるため、結合させた分子の集積効果も期待できます。このようなデンドリマーの特徴を生かすことで、機能性バイオマテリアルの作製を行うとともに、材料設計指針を得ることを目指しています。

具体的な研究内容

「強い」医用高分子

リンパ節・免疫細胞（T細胞）へのデリバリー　～免疫療法への貢献～

免疫は体を外敵から守るシステムです。近年、免疫細胞を活性化したり、病気の情報を教えることで病気を治療する免疫療法が注目されています。免疫療法は、自身の生体システムを使うので、人工物である薬物を用いた化学療法よりも副作用が小さい（優しい）治療法でもあります。

リンパ節には多くの免疫細胞が存在しているため、免疫の反応場になっています。リンパ節は小さい組織で、その内部に免疫細胞が集積しているため、大きな粒子は内部の免疫細胞まで到達しないと言われています。したがって、粒径が数nmのデンドリマーはリンパ節内の免疫細胞へのデリバリーに有用です。我々は、これまでの研究で、末端にアニオン性分子を修飾するとリンパ節に移行することがわかりました（図2）。また、末端の構造によって免疫細胞への取り込み挙動が異なることを示してきました。これまでの技術では、免疫反応で重要な役割を果たしているT細胞の内部へのデリバリーは難しかったですが、疎水性アミノ酸であるフェニルアラニン（Phe）を結合したカルボキシ末端のデンドリマーは、リンパ節内のT細胞に取り込まれることがわかりました（図3）。このデンドリマーの構造とT細胞への取り込み挙動との相関を調べるとともに、これらのデンドリマーを利用したT細胞への薬物・核酸デリバリーの研究を進めています。また、リンパ節に移行し、免疫細胞に取り込まれないデンドリマーはリンパ節に転移したがんへのドラッグデリバリー・イメージングに利用するための研究も行っています。