Updated on 2022/01/24

写真a

 
MASUDA, Ryo
 
Affiliation
Faculty of Science and Engineering, Waseda Research Institute for Science and Engineering
Job title
Junior Researcher(Assistant Professor)

Degree

  • 博士

 

Papers

  • Cyclic Peptides for Efficient Detection of Collagen

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

    ChemBioChem   19 ( 15 ) 1613 - 1617  2018.08

     View Summary

    © 2018 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim We report here a new class of collagen-binding peptides, cyclic collagen-mimetic peptides (cCMPs), that efficiently hybridize with the triple-helix-forming portions of collagen. cCMPs are composed of two parallel collagen-like (Xaa-Yaa-Gly)n strands with both termini tethered by covalent linkages. Enzyme-linked immunosorbent assays and western blotting analysis showed that cCMPs exhibit more potent affinity toward collagen than reported collagen-binding peptides and can specifically detect different collagen polypeptides in a mixture of proteins. Collagen secreted from cultured cells was detected by confocal microscopy with fluorescein-labeled cCMP. The cCMP is also shown to detect sensitively folding intermediates in the endoplasmic reticulum, something that was difficult to visualize with conventional collagen detectors. Molecular-dynamics simulations suggested that a cCMP forms a more stably hybridized product than its single-chain counterpart; this could explain why cCMP has higher affinity toward denatured collagen. These results indicate the usefulness of cCMPs as tools for detecting denatured collagen.

    DOI PubMed

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

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

    Future Medicinal Chemistry   10 ( 6 ) 619 - 629  2018.03

     View Summary

    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.

    DOI

  • 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   2018   8393194  2018

     View Summary

    Basic fibroblast growth factor 2 (bFGF) accelerates bone formation during fracture healing. Because the efficacy of bFGF decreases rapidly following its diffusion from fracture sites, however, repeated dosing is required to ensure a sustained therapeutic effect. We previously developed a fusion protein comprising bFGF, a polycystic kidney disease domain (PKD
    s2b), and collagen-binding domain (CBD
    s3) sourced from the Clostridium histolyticum class II collagenase, ColH, and reported that the combination of this fusion protein with a collagen-like peptide, poly(Pro-Hyp-Gly)10, induced mesenchymal cell proliferation and callus formation at fracture sites. In addition, C. histolyticum produces class I collagenase (ColG) with tandem CBDs (s3a and s3b) at the C-terminus. We therefore hypothesized that a bFGF fusion protein containing ColG-derived tandem CBDs (s3a and s3b) would show enhanced collagen-binding activity, leading to improved bone formation. Here, we examined the binding affinity of four collagen anchors derived from the two clostridial collagenases to H-Gly-Pro-Arg-Gly-(Pro-Hyp-Gly)12-NH2, a collagenous peptide, by surface plasmon resonance and found that tandem CBDs (s3a-s3b) have the highest affinity for the collagenous peptide. We also constructed four fusion proteins consisting of bFGF and s3 (bFGF-s3), s2b-s3b (bFGF-s2b-s3), s3b (bFGF-s3b), and s3a-s3b (bFGF-s3a-s3b) and compared their biological activities to those of a previous fusion construct (bFGF-s2b-s3) using a cell proliferation assay in vitro and a mouse femoral fracture model in vivo. Among these CB-bFGFs, bFGF-s3a-s3b showed the highest capacity to induce mesenchymal cell proliferation and callus formation in the mice fracture model. The poly(Pro-Hyp-Gly)10/bFGF-s3a-s3b construct may therefore have the potential to promote bone formation in clinical settings.

    DOI PubMed

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

    Ryo Masuda, Yui Dazai, Takehiko Mima, Takaki Koide

    BIOPOLYMERS   108 ( 1 ) e22931  2017.01  [Refereed]

     View Summary

    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.

    DOI PubMed

  • Collagen-Like Antimicrobial Peptides

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

    BIOPOLYMERS   106 ( 4 ) 453 - 459  2016.07  [Refereed]

     View Summary

    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. (C) 2016 Wiley Periodicals, Inc.

    DOI PubMed

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

    Ryo Masuda, Kazuhiro Yamamoto, Takaki Koide

    BIOLOGICAL & PHARMACEUTICAL BULLETIN   39 ( 1 ) 130 - 134  2016.01  [Refereed]

     View Summary

    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.

    CiNii

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

    Ryo Masuda, Kazuhiro Yamamoto, Takaki Koide

    BIOLOGICAL & PHARMACEUTICAL BULLETIN   39 ( 1 ) 130 - 134  2016.01  [Refereed]

     View Summary

    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

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

    CHEMICAL BIOLOGY & DRUG DESIGN   85 ( 5 ) 519 - 526  2015.05  [Refereed]

     View Summary

    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.

    DOI PubMed

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Industrial Property Rights

  • 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

    小出 隆規, 増田 亮, 工藤 正和, 太宰 結

    Patent

Research Projects

  • 酵母に発現させた3重らせん型ランダムペプチドライブラリからの創薬リードの探索

    Project Year :

    2020.04
    -
    2023.03
     

  • 拡張したランダムペプチド集団から効率的に薬物リードを取得する方法の開発

    Project Year :

    2020.07
    -
    2022.03
     

     View Summary

    本研究では、ヘテロキラルなランダムライブラリから生物活性ペプチドを取得する方法を確立する。ビーズ当たり2^n種のジアステレオマーを提示できるone-bead-2^n-peptideライブラリから、標的タンパク質と結合するアミノ酸配列を決定した後、マルチペプチド合成を用いて結合活性を示すジアステレオマーを同定する。ここでは標的を抗体医薬に絞り、そのmimotopeを取得するプロトコルを確立する。特に、1ビーズ上にあるペプチド総量の1/2^nしかない単一のジアステレオマーへの結合を検出するために、Rolling Circle Amplificationを用いたシグナル増幅による高感度化を図る

  • 生体内コラーゲンの分子状態の可視化と医療への応用を目指した新規環状ペプチドの開発

    Project Year :

    2017.06
    -
    2019.03
     

  • Development of triple-helical antimicrobial peptides

    Project Year :

    2014.04
    -
    2016.03
     

     View Summary

    Antimicrobial peptides (AMPs) are promising alternatives for treating infections because of their broad antimicrobial spectra and their high selective toxicity against bacteria. However, the instability of peptides in bodily fluids is one of the major drawbacks that limit their in vivo use. Previously, we found peptides forming collagen-like triple-helical structures were stable in bodily fluid, because their rigid structures contributed to resistance against proteolytic enzymes.Herein, we constructed a combinatorial library composed of triple-helical peptides. Screening of the peptide pools and the following structure-activity relationship study, we developed more potent peptide RR4. RR4 exhibited antimicrobial activity against both Gram-negative and Gram-positive bacteria, including multidrug resistant strains. Further study revealed RR4 exhibited antimicrobial activity by interaction with intercellular molecules such as DNA/RNA that inhibited cell division

  • Development of a peptidic HSP47 inhibitor as an antifibrotic agent

    Project Year :

    2013.04
    -
    2016.03
     

     View Summary

    HSP47, an endoplasmic reticulum (ER)-resident collagen-specific molecular chaperone, contributes to the overproduction of collagen in fibrotic diseases. The aim of this study was to deliver an HSP47 inhibitor peptide to the ER via the retrograde vesicular transport system. The result demonstrated that the peptide was efficiently taken up by the cell in vitro. However, accumulation of the peptides to the ER lumen has not been achieved

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

    Project Year :

    2012.08
    -
    2014.03
     

     View Summary

    Although pigment epithelium-derived factor (PEDF) exhibits potent inhibitory activity against angiogenesis, its mechanism is unclear. Recently, our research group have identified the sequence on collagen which recognized PEDF. This sequence is also overlapped with heparan sulfate proteoglycan (HSPG)-recognizing sequence. In addition, PEDF interacts with not only collagen but also HSPG.We designed and synthesized collagen-like triple helical peptides which could specifically interact with PEDF or HSPG, and PEDF mutants which could specifically bind to collagen or HSPG. Furthermore, we optimized the condition of scratch assay as wound healing model to evaluate the effect of these compounds on angiogenesis

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Specific Research

  • 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

    2018   小出隆規

     View Summary

    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。

  • 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

    2018   小出隆規

     View Summary

    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。

  • 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  

     View Summary

    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。

  • 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

    2017   小出隆規

     View Summary

    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。

  • 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  

     View Summary

    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。

  • CXCR4アンタゴニストと血管新生の関連検証研究

    2012  

     View Summary

    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。

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