Name

MASUDA, Ryo

Official Title

Junior Researcher(Assistant Professor)

Affiliation

(Waseda Research Institute for Science and Engineering)

Paper

Cellular Uptake of IgG Using Collagen-Like Cell-Penetrating Peptides

Masuda Ryo;Yamamoto Kazuhiro;Koide Takaki

Biological and Pharmaceutical Bulletin 39(1) p.130 - 1342016-2016

CiNii

Detail

ISSN:0918-6158

Outline:Cell-penetrating peptides (CPPs) are attractive tools for delivering macromolecules that have poor membrane permeability, such as antibodies, into cells. However, the major drawback of conventional CPPs is their instability in bodily fluids. We previously reported a novel CPP employing a collagen-like triple-helical structure that exhibited remarkable resistance against serum proteases. Herein, we report the delivery of full-length immunoglobulin G (IgG) antibody into cells using a triple-helical CPP. The CPP was conjugated to IgG via a one-pot reaction using 2-iminothiolane as a crosslinking reagent. The triple-helical CPP was less prone to being aggregated and neutralized by serum than was octaarginine, a conventional CPP. However, most of the conjugates were found to be entrapped in endosomes.

A cisplatin derivative that inhibits collagen fibril-formation in vitro

Zenda, Miyu; Yasui, Hiroyuki; Oishi, Shinya; Masuda, Ryo; Fujii, Nobutaka; Koide, Takaki

Chemical Biology and Drug Design 85(5) p.519 - 5262015/05-2015/05

PubMedDOIScopus

Detail

ISSN:17470277

Outline:© 2014 John Wiley & Sons A/S. Using an in vitro random screening of small-molecule compounds, we discovered cis-diamminedichloroplatinum(II) (cisplatin), an anticancer agent, as a potential inhibitor of collagen fibril-formation. The inhibitory effect was found only when cisplatin was dissolved in dimethylsulphoxide (DMSO), indicating that the active species were cisplatin derivatives formed in the DMSO solution. The cisplatin derivatives inhibited the formation of collagen fibrils in vitro without affecting the triple-helical conformation of the collagen molecules. Incubation with the cisplatin solution in DMSO also inhibited in situ deposition of collagen fibrils in a human umbilical vein endothelial cell (HUVEC) culture. In addition, the derivatization of cisplatin in DMSO abolished the cytotoxicity of the original compound. The platinum complex was further revealed to interact with specific sites on the collagen triple helix, and the binding sites were suggested to contain His and/or Met residues. Mass spectrometry analysis of the cisplatin solution in DMSO and a structure-activity relationship study strongly suggested that the active compound is [Pt(NH3)2(Cl)(DMSO)]+. This platinum complex will be useful for investigating molecular mechanisms of collagen self-assembly and for drug development for the treatment of fibrotic diseases. cis-Diamminedichloroplatinum(II) (cisplatin) dissolved in dimethylsulfoxide (DMSO) was discovered as a potential inhibitor of collagen fibril-formation. This platinum complex exhibited inhibitory effects on in vitro collagen fibril-formation and in situ collagen-deposition in a cell culture system, whereas its cytotoxicity was hardly observed. The active species was suggested to be [Pt(NH3)2(Cl)(DMSO)]+, which targeted His and/or Met residues on the collagen triple-helix.

Development of a carboplatin derivative conjugated with a collagen-like triple-helical peptide

Masuda, Ryo; Hayashi, Risa; Nose, Hiroshi; Taguchi, Akihiro; Hayashi, Yoshio; Yasui, Hiroyuki; Koide, Takaki

Future Medicinal Chemistry 10(6) p.619 - 6292018/03-2018/03

DOIScopus

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ISSN:17568919

Outline:© 2018 Newlands Press. Aim: The development of a platinum anticancer agent that has improved efficacy by efficient delivery to a tumor and that suppresses side effects has been investigated. Arginine-rich triple-helical peptides are promising drug carriers because of their stability in body fluids and cell-penetrating activity. Results: We synthesized a carboplatin derivative conjugated with an arginine-rich triple-helical peptide. This derivative released platinum under acidic conditions or in the presence Cl - ions. Administration of this derivative to P388 tumor-bearing mice showed comparable survival rates to twice the dose of carboplatin, which was attributed to a longer mean residence time by pharmacokinetics analysis. Conclusion: The collagen-like triple-helical peptide was an efficient carrier of a platinum anticancer agent because of a modification to its pharmacokinetic profile.

Cellular uptake of IgG using collagen-like cell-penetrating peptides

Masuda, Ryo; Masuda, Ryo; Yamamoto, Kazuhiro; Koide, Takaki

Biological and Pharmaceutical Bulletin 39(1) p.130 - 1342016/01-2016/01

Scopus

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ISSN:09186158

Outline:© 2016 The Pharmaceutical Society of Japan.Cell-penetrating peptides (CPPs) are attractive tools for delivering macromolecules that have poor membrane permeability, such as antibodies, into cells. However, the major drawback of conventional CPPs is their instability in bodily fluids. We previously reported a novel CPP employing a collagen-like triple-helical structure that exhibited remarkable resistance against serum proteases. Herein, we report the delivery of full-length immunoglobulin G (IgG) antibody into cells using a triple-helical CPP. The CPP was conjugated to IgG via a one-pot reaction using 2-iminothiolane as a crosslinking reagent. The triple-helical CPP was less prone to being aggregated and neutralized by serum than was octaarginine, a conventional CPP. However, most of the conjugates were found to be entrapped in endosomes.

Collagen-like antimicrobial peptides

Masuda, Ryo; Masuda, Ryo; Kudo, Masakazu; Dazai, Yui; Mima, Takehiko; Koide, Takaki

Biopolymers 106p.453 - 4592016/11-2016/11

PubMedDOIScopus

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ISSN:00063525

Outline:© 2016 Wiley Periodicals, Inc.Combinatorial library composed of rigid rod-like peptides with a triple-helical scaffold was constructed. The component peptides were designed to have various combinations of basic and neutral (or hydrophobic) amino acid residues based on collagen-like (Gly-Pro-Yaa)-repeating sequences, inspired from the basic and amphiphilic nature of naturally occurring antimicrobial peptides. Screening of the peptide pools resulted in identification of antimicrobial peptides. A structure-activity relationship study revealed that the position of Arg-cluster at N-terminus and cystine knots at C-terminus in the triple helix significantly contributed to the antimicrobial activity. The most potent peptide RO-A showed activity against Gram-negative Escherichia coli and Gram-positive Bacillus subtilis. In addition, Escherichia coli exposed to RO-A resulted in abnormal elongation of the cells. RO-A was also shown to have remarkable stability in human serum and low cytotoxicity to mammalian cells. © 2016 Wiley Periodicals, Inc. Biopolymers (Pept Sci) 106: 453–459, 2016.

Structure–activity relationships and action mechanisms of collagen-like antimicrobial peptides

Masuda, Ryo; Masuda, Ryo; Dazai, Yui; Mima, Takehiko; Koide, Takaki

Biopolymers 108(1) p.e229312017/01-2017/01

PubMedDOIScopus

Detail

ISSN:00063525

Outline:© 2016 Wiley Periodicals, Inc.An antimicrobial triple-helical peptide, R3, was previously obtained from a collagen-like combinatorial peptide library. In this research, based on structure–activity relationship studies of R3, a more potent peptide, RR4, with increased positive net charge and charge density relative to R3, was developed. RR4 exhibited antimicrobial activity against both Gram-negative and Gram-positive bacterial strains, including multidrug-resistant strains. Its action could be attributed to entry into cells and interactions with intercellular molecules such as DNA/RNA that inhibited cell division rather than increasing bacterial membrane permeability. Furthermore, RR4 exhibited remarkable stability in serum and low cytotoxicity.

Basic Fibroblast Growth Factor Fused with Tandem Collagen-Binding Domains from Clostridium histolyticum Collagenase ColG Increases Bone Formation

Hiroyuki Sekiguchi; Kentaro Uchida; Osamu Matsushita; Gen Inoue; Nozomu Nishi; Ryo Masuda; Nana Hamamoto; Takaki Koide; Shintaro Shoji; Masashi Takaso

BioMed Research International 2018p.83931942018-2018

PubMedDOI

Cyclic Peptides for Efficient Detection of Collagen.

Koh K. Takita; Kazunori K. Fujii; Tetsuya Kadonosono; Ryo Masuda; Takaki Koide

ChemBioChem 19(15) p.1613 - 16172018-2018

DOI

Patent

Reference Number:1687

抗菌生物活性を有するコラーゲン様ペプチド及びその組成物(日本)

小出 隆規, 増田 亮, 工藤 正和, 太宰 結

2015-130295、2017- 14126

Research Grants & Projects

Grant-in-aids for Scientific Research Adoption Situation

Research Classification:

Development of triple-helical antimicrobial peptides

2014/-0-2016/-0

Allocation Class:¥3900000

Research Classification:

Development of a peptidic HSP47 inhibitor as an antifibrotic agent

2013/-0-2016/-0

Allocation Class:¥5070000

Research Classification:

The analysis of angiogenesis inhibition by PEDF using collagen-like triple helical peptides

2012/-0-2014/-0

Allocation Class:¥2990000

On-campus Research System

Special Research Project

CXCR4アンタゴニストと血管新生の関連検証研究

2012

Research Results Outline:血管新生は癌の増悪に大きく関与する生体現象である。癌の微小環境は、貧栄養・貧酸素状態であるが、癌細胞はVEGFやFGFといった成長因子を分泌し、血管内血管新生は癌の増悪に大きく関与する生体現象である。癌の微小環境は、貧栄養・貧酸素状態であるが、癌細胞はVEGFやFGFといった成長因子を分泌し、血管内皮細胞に作用させることで、血管新生を促す。その結果、癌細胞に栄養分や酸素が供給されることとなり、癌...血管新生は癌の増悪に大きく関与する生体現象である。癌の微小環境は、貧栄養・貧酸素状態であるが、癌細胞はVEGFやFGFといった成長因子を分泌し、血管内皮細胞に作用させることで、血管新生を促す。その結果、癌細胞に栄養分や酸素が供給されることとなり、癌の増殖が促進されるとともに、新生された血管は癌の転移経路となりうる。そのため、血管新生抑制剤は抗癌剤として有望であると考えられる。過去の研究により、血管新生の進行にはケモカインSDF-1とその受容体CXCR4の相互作用も寄与すると報告されている。In vitroの環境において、血管内皮細胞にSDF-1を作用させると血管新生が促進されると報告されている一方で、CXCR4アンタゴニストが血管新生に対して与える作用の詳細は明らかにされていない。そこで、血管新生をin vitroで観測できる系の構築を行うこととした。ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)をマトリゲル(タイプIVコラーゲン、ラミニン、成長因子等を含む腫瘍由来の細胞外マトリックス)に播種すると、半日程度で細胞が遊走、形態変化を起こし、管腔様構造を形成した。くわえてSDF-1の添加により、この管腔形成は促進されたことから、この系にCXCR4が関与していることがわかる。一方CXCR4阻害剤であるFCA003およびFCA007を添加した場合、管腔形成は阻害された。またコラーゲン上で密に培養したHUVECに、ピペットチップ先端で傷をつけ細胞剥離(創傷モデル)部分を作成し、この創傷モデル部分に周囲の細胞が遊走・侵入し、復元(創傷治癒)する過程を画像解析により定量化した。その結果、SDF-1の添加はHUVECの遊走を優位に促進した一方で、SDF1共存下でこれらCXCR4阻害剤を作用させると、SDF-1による遊走促進は効果的に阻害され、正常レベルにまで低下した。しかし、CXCR4阻害剤単独ではHUVECの遊走に負の効果は与えなかった。以上の結果より、HUVECを用いた管腔形成アッセイおよび創傷治癒アッセイはCXCR4アンタゴニストによる血管新生阻害を観測する系として利用可能であることが示された。今後は上記手法を用いて、血管新生を阻害する新規CXCR4アンタゴニストの創出を目指す。

コラーゲン様細胞膜透過ペプチドの開発と細胞への抗体導入

2013

Research Results Outline:抗体医薬は高い特異性を有していることから、既存の低分子医薬品よりも副作用の少ない医薬品として利用されている。一方で細胞内にはキナーゼや核酸等、抗体医薬抗体医薬は高い特異性を有していることから、既存の低分子医薬品よりも副作用の少ない医薬品として利用されている。一方で細胞内にはキナーゼや核酸等、抗体医薬の有力な標的分子は多く存在しているものの、抗体は細胞膜を透過しないため、その適用範囲は限られたもの...抗体医薬は高い特異性を有していることから、既存の低分子医薬品よりも副作用の少ない医薬品として利用されている。一方で細胞内にはキナーゼや核酸等、抗体医薬の有力な標的分子は多く存在しているものの、抗体は細胞膜を透過しないため、その適用範囲は限られたものとなっている。近年、細胞膜を透過しないカーゴ分子を細胞内へと輸送するために、cell-penetrating peptide (CPP) を利用した手法が用いられている。CPPは塩基性に富んだペプチドであり、細胞膜と相互作用することで、エンドサイトーシスにより細胞内へと移行することが知られている。しかしながら、従来のペプチド性化合物と同様に、既存のCPPは体内のプロテアーゼによってたやすく分解されてしまうため、生体への応用は困難であると考えられる。またCPPを用いた抗体の細胞内輸送に関する研究はこれまでなされているものの、手法の煩雑さや多大なコストからまだ課題も多い、そこで、当研究室で開発されたプロテアーゼへの分解抵抗性を有する3重らせんCPPを用いて、簡便に抗体を細胞内へと移行する手法の開発を行った。まず、先行研究の知見より開発された3重らせんCPPのN末端をヨードアセチル化したペプチドを合成した。本ペプチドは、イミノチオラン共存下で抗体と反応させることで、全長IgGへの1ポット標識が可能であった。反応物はゲル濾過によって精製し、限外濾過で濃縮した。3重らせんCPPを付加した蛍光標識抗体を細胞へ作用させたところ、抗体の細胞内への移行が確認された。つづいて、細胞内に移行した抗体の局在を確認すると、それらはエンドソームへと移行していることが明らかとなった。以上の結果から、3重らせん型のCPPを用いた簡便な抗体への標識法を確立したとともに、全長IgGの細胞内への輸送を達成した。今後はin vivoでも抗体の細胞内輸送が可能かを検証していく。

抗体医薬の中和剤開発を目指したヘテロキラルマイモトープの探索

2017Collaborator:小出隆規

Research Results Outline:本研究は、抗体医薬の開発を推進するために、抗体医薬の副作用を軽減することのできるペプチド性中和剤(マイモトープ)を取得するための普遍的な戦略を確立する本研究は、抗体医薬の開発を推進するために、抗体医薬の副作用を軽減することのできるペプチド性中和剤(マイモトープ)を取得するための普遍的な戦略を確立することを目的とする。そのために、L体とD体のアミノ酸を等量含むラセミペプチドライブラリを化学的に構築...本研究は、抗体医薬の開発を推進するために、抗体医薬の副作用を軽減することのできるペプチド性中和剤(マイモトープ)を取得するための普遍的な戦略を確立することを目的とする。そのために、L体とD体のアミノ酸を等量含むラセミペプチドライブラリを化学的に構築し、その中からモノクローナル抗体に結合するマイモトープを取得するための戦略を確立する。本研究期間では、上記のライブラリを構築するとともに、スクリーニングを行う際の条件を最適化した。

創傷治癒活性を有するケモカインSDF-1が固定化された人工コラーゲンゲルの開発

2017

Research Results Outline:ケモカインの一種であるSDF-1は、細胞の増殖や遊走にかかわることが知られており、創傷部位にSDF-1を作用させることで、創傷の治癒が促進することが知ケモカインの一種であるSDF-1は、細胞の増殖や遊走にかかわることが知られており、創傷部位にSDF-1を作用させることで、創傷の治癒が促進することが知られている。本研究では、コラーゲンゲルにSDF-1を融合させ、そのゲルを創傷部位に張り付けることで...ケモカインの一種であるSDF-1は、細胞の増殖や遊走にかかわることが知られており、創傷部位にSDF-1を作用させることで、創傷の治癒が促進することが知られている。本研究では、コラーゲンゲルにSDF-1を融合させ、そのゲルを創傷部位に張り付けることで創傷治癒を促進する新規マテリアルの開発を行うこととした。そのために、所属研究室で最近開発されたコラーゲン結合性を有する環状ペプチドを利用することとした。ゲルへの標識法としては、クリックケミストリーを選択した。コラーゲン結合性ペプチドにアジドを、SDF-1にはアルキンを導入し、クリックケミストリー反応を行ったところ、目的物を確認することができなった。今後は、リンカーを介してSDF-1にアルキンを導入することで、アルキン部位が露出し、ペプチドへのSDF-1標識が達成できるものと考えられる。

3重らせん型ランダムペプチドライブラリの構築と酵母2-ハイブリッド法への展開

2018Collaborator:小出隆規

Research Results Outline:コラーゲンには様々な機能性タンパク質が結合する。コラーゲンを模倣する3重らせんペプチドもまた、これらのタンパク質が結合する。これまでにタンパク質が結合コラーゲンには様々な機能性タンパク質が結合する。コラーゲンを模倣する3重らせんペプチドもまた、これらのタンパク質が結合する。これまでにタンパク質が結合する3重らせん配列の探索には、コラーゲンの一部を模倣した3重らせんペプチドのライブラリがもちいられ...コラーゲンには様々な機能性タンパク質が結合する。コラーゲンを模倣する3重らせんペプチドもまた、これらのタンパク質が結合する。これまでにタンパク質が結合する3重らせん配列の探索には、コラーゲンの一部を模倣した3重らせんペプチドのライブラリがもちいられてきた。したがって、タンパク結合性の3重らせん配列の取得は、天然コラーゲン上に存在する配列に限定されてきた。申請者は、ランダムな配列を有する3重らせんペプチドライブラリを酵母内に構築した。今後は酵母-2-ハイブリッド法によって、タンパク質が結合する3重らせん配列の探索を行っていく。

3重らせんペプチド型創薬リードを探索する普遍的方法の開発

2018Collaborator:小出隆規

Research Results Outline:コラーゲンの構造を模倣する3重らせんペプチドは、タンパク質を結合配列を含有できること、生体内でも安定であることから、創薬リードとして有望な分子である。コラーゲンの構造を模倣する3重らせんペプチドは、タンパク質を結合配列を含有できること、生体内でも安定であることから、創薬リードとして有望な分子である。これまでにタンパク質結合性の3重らせんの配列の取得は、天然コラーゲン由来のものに限定されてきた。本...コラーゲンの構造を模倣する3重らせんペプチドは、タンパク質を結合配列を含有できること、生体内でも安定であることから、創薬リードとして有望な分子である。これまでにタンパク質結合性の3重らせんの配列の取得は、天然コラーゲン由来のものに限定されてきた。本研究では、インテグリンα1Iドメインあるいはα2Iに結合することが知られている3重らせんペプチドが酵母-2-ハイブリッド法によって、それらの相互作用が検出することができるのかを評価した。その結果、それぞれに対しての相互作用を検出することができた。

Lecture Course

Course TitleSchoolYearTerm
Chemistry C (RE)School of Fundamental Science and Engineering2018spring semester
Chemistry C (RE)School of Creative Science and Engineering2018spring semester
Chemistry C (RE)School of Advanced Science and Engineering2018spring semester
Science and Engineering Laboratory 1A IIISchool of Fundamental Science and Engineering2018spring semester
Science and Engineering Laboratory 1A IIISchool of Creative Science and Engineering2018spring semester
Science and Engineering Laboratory 1A IIISchool of Advanced Science and Engineering2018spring semester
Science and Engineering Laboratory 1B IIISchool of Fundamental Science and Engineering2018fall semester
Science and Engineering Laboratory 1B IIISchool of Creative Science and Engineering2018fall semester
Science and Engineering Laboratory 1B IIISchool of Advanced Science and Engineering2018fall semester