アミロイドの構造の違いを磁性ナノ粒子で選択的に分離することに成功ーナノ粒子とタンパク質の新しい相互作用を解明し、アミロイド検出技術の高度化へー

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2026-07-23 愛媛大学

愛媛大学、大阪大学、ノルウェー科学技術大学の共同研究グループは、磁性ナノ粒子が構造の異なるインスリンアミロイド(構造多型)を選択的に吸着・分離できることを明らかにした。アミロイドはタンパク質が異常凝集して形成される線維状構造で、多型の違いは神経変性疾患などの病態や進行速度に関係すると考えられている。本研究では、異なる条件で形成したインスリンアミロイドと磁性ナノ粒子との相互作用を解析した結果、磁性ナノ粒子は特定の多型に選択的に結合し、その違いはアミロイド表面の構造や物理化学的性質の差異に起因することが示唆された。これにより、ナノ粒子とタンパク質の新たな相互作用の理解が進み、従来困難だったアミロイド多型の選択的分離や高精度検出技術の基盤が確立された。今後は、アルツハイマー病などアミロイド疾患の診断技術やバイオセンシング、ナノ医療への応用が期待される。

アミロイドの構造の違いを磁性ナノ粒子で選択的に分離することに成功ーナノ粒子とタンパク質の新しい相互作用を解明し、アミロイド検出技術の高度化へー
構造多型インスリンアミロイドと磁性ナノ粒⼦の吸着概略図

<関連情報>

構造的に多形性を示すインスリンアミロイドへの磁性ナノ粒子の選択的吸着 Selective adsorption of magnetic nanoparticles to structurally polymorphic insulin amyloids

Ayato Hanazawa, Takahiro Watanabe, Mikael Lindgren, Satoshi Seino, Tamotsu Zako
Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects  Available online: 5 July 2026
DOI:https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2026.141248

Abstract

Protein aggregation, particularly in the form of amyloid fibril formation, has been implicated in numerous pathological conditions. Among amyloid-forming proteins, insulin – a peptide hormone widely used in diabetes therapy, serves as a well-established model system for studying amyloid formation in vitro. Our previous work demonstrated that insulin assembles into two structurally distinct amyloid polymorphs: a highly cytotoxic fibrillar form (Needle) and a less cytotoxic a filamentous form (Noodle). Previous studies have also shown that magnetic nanoparticles (MNPs) can adsorb and magnetically separate amyloid fibrils. However, it remains unclear whether structurally distinct amyloid polymorphs exhibit different interactions and adsorption behaviors toward MNPs. In the present study, we demonstrate that insulin amyloid polymorphs can be selectively separated on the basis of their structure using MNPs. The Needle polymorph exhibits strong adsorption onto both iron-oxide nanoparticles (IONPs) and Au-decorated iron-oxide nanoparticles (Au/IONPs), whereas the Noodle polymorph shows negligible affinity for these nanoparticle surfaces. A comprehensive set of physicochemical analyses – including zeta potential measurements, pH and ionic strength dependence studies, circular dichroism (CD) spectroscopy and fluorescence assays, revealed that the observed selectivity cannot be explained primarily by electrostatic forces, hydrophobic interactions, or hydrogen bonding. Instead, it could be governed by subtle polymorphism-dependent differences in surface topology and residue exposure. These findings provide new insights into polymorph-specific nano–bio interfacial interactions and highlight the potential of nanoparticle-based platforms for the selective separation and detection of amyloid aggregates e.g., as biomarkers in clinical situations.

生物化学工学
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