細胞表面工学のプラットフォームとしてのモジュラーポリマー神経分化を促進し、免疫応答を高める

Modular Polymers as a Platform for Cell Surface Engineering: Promoting Neural Differentiation and Enhancing the Immune Response.

• Yan Gu
• Bing Liu
• Qi Liu
• Yingjie Hang
• Lei Wang
• John L Brash
• Gaojian Chen
• Hong Chen

抄録

細胞の挙動や運命を制御することは、基礎生物学的研究や細胞治療にとって非常に重要な意味を持っています。糖鎖は生体高分子として細胞の挙動を制御する上で重要な役割を果たしています。ここでは、可逆的な付加-分断連鎖移動重合法を用いて「モジュラー型」糖鎖高分子を合成した。これらの糖鎖高分子は、糖単位（グルコース）、固定化単位（コレステロール）、ゲスト単位（アダマンタン）、蛍光標識単位（フルオレセイン）を含んでいる。これらの糖鎖ポリマーは、細胞膜に高効率で挿入できること、また、コレステロールの含有量を制御することで、細胞膜上での滞留時間を制御できることを実証した。さらに、アダマンタン単位とのホスト-ゲスト相互作用を介して、異なる機能性β-シクロデキストリン（CD-X）で修飾することにより、操作した細胞の挙動を制御することができる。モジュラーポリマーとのホスト-ゲスト相互作用は、CD-RBITC（X = ロダミンBイソチオシアネート）を用いて実証された。このグリコポリマーは、ＣＤ-Ｓ（Ｘ＝７つのスルホネート基）およびＣＤ-Ｍ（Ｘ＝７つのマンノース基）で修飾され、神経分化の促進のためにマウス胚性幹細胞の表面に、免疫応答の増強のために癌細胞の表面に、それぞれ接着された。複数のアンカーとホスト-ゲスト相互作用の組み合わせは、様々な用途に広く適用可能な細胞膜修飾プラットフォームを提供します。

Regulating cell behavior and cell fate are of great significance for basic biological research and cell therapy. Carbohydrates, as the key biomacromolecules, play a crucial role in regulating cell behavior. Herein, "modular" glycopolymers were synthesized by reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization. These glycopolymers contain sugar units (glucose), anchoring units (cholesterol), "guest" units (adamantane) for host-guest interaction, and fluorescent labeling units (fluorescein). It was demonstrated that these glycopolymers can insert into cell membranes with high efficiency and their residence time on the membranes can be regulated by controlling their cholesterol content. Furthermore, the behavior of the engineered cells can be controlled by modifying with different functional β-cyclodextrins (CD-X) via host-guest interactions with the adamantane units. Host-guest interactions with the modular polymers were demonstrated using CD-RBITC (X = a rhodamine B isothiocyanate). The glycopolymers were modified with CD-S (X = seven sulfonate groups) and CD-M (X = seven mannose groups) and were then attached, respectively, to the surfaces of mouse embryonic stem cells for the promotion of neural differentiation and to the surfaces of cancer cells for the enhancement of the immune response. The combination of multiple anchors and host-guest interactions provides a widely applicable cell membrane modification platform for a variety of applications.