ウイルスと複合化する光応答性ペプチドファイバーの開発に成功~ウイルスの3次元パターニングによる位置選択的遺伝子導入を実現~

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2025-08-27 東京農工大学

東京農工大学らの研究グループは、ウイルスと複合化可能な光応答性ペプチドファイバー(A2Az)の開発に成功した。A2Azは水中で螺旋状の超分子ファイバーを形成し、M13バクテリオファージと強固に相互作用して複合体を生成する。この螺旋構造はアゾベンゼン部位の導入位置によって誘起され、光異性化による分解により、ウイルスを空間選択的に放出できることが示された。さらに、基盤上や三次元ヒドロゲル中でウイルスのパターニングを実現し、紫外光照射により局所的なウイルス感染(遺伝子導入)を制御することに成功した。これにより、ウイルスの機能を保持したまま位置選択的に固定・放出し、感染を制御できる初の手法を確立。本成果は、ウイルスを用いた遺伝子治療や光学ナノ材料設計の新たな基盤技術となり、創薬や電子デバイスへの応用が期待される。研究成果は Angewandte Chemie オンライン版に掲載された。

ウイルスと複合化する光応答性ペプチドファイバーの開発に成功~ウイルスの3次元パターニングによる位置選択的遺伝子導入を実現~
図1 (a) A2Az螺旋状ファイバーとウイルスの複合化と光による放出の概念図、(b) A2Az、A4Az、RADA16の分子構造。発表論文より転載(一部改変)。
A2Azファイバーは、その特徴的な螺旋構造からウイルスに対して強い相互作用を示し、複合体を形成する。その状態で紫外光を照射すると、ファイバーの脱重合によりウイルスが放出され、宿主であるE. coliへの遺伝子導入が促進される。

<関連情報>

パターン形成と感染の多次元制御のためのウイルスと超分子ペプチドファイバーの光応答性ハイブリッド A Photoresponsive Hybrid of Viruses and Supramolecular Peptide Fibers for Multidimensional Control of Patterning and Infection

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Angewandte Chemie International Edition  Published: 25 August 2025
DOI:https://doi.org/10.1002/anie.202508528

Graphical Abstract

A hybrid of a bacteriophage virus and a helical supramolecular fiber, composed of an amphiphilic peptide containing an azobenzene group (A2Az), as a virus hybridizable self-assembling peptide is reported. The hybrid undergoes disassembly by photo-induced depolymerization of the A2Az fiber, which enables site-selective control of the adhesion and infection behaviors of the bacteriophage not only on 2D substrates but also in 3D hydrogel environments.

Description unavailable

Abstract

Viruses are versatile colloidal materials in their biofunctions, monodispersed and periodic structures, and high surface designability. For expanding the applicability of virus-based materials, spatiotemporally controlled immobilization and dispersion of viruses with retained activity should be useful, though control of the dynamic nature of viruses hybridized with commonly used polymers has been difficult due to their strong interactions. Here, we report a self-assembling peptide (A2Az) enabling photo control of adhesion and dispersion of M13 bacteriophage virus (M13 phage) and successfully demonstrate patterning of localization and infection of the virus. A2Az is a cationic peptide with amphiphilicity that consists of eight amino acid residues containing a photo-responsive azobenzene group at the second position and self-assembles into a helical supramolecular fiber to form a hydrogel. The helical fibrillar morphology of A2Az exhibits strong interaction with M13 phage, allowing for immobilization not only on a two-dimensional surface but also in a three-dimensional hydrogel with suppression of infectivity. The A2Az fiber undergoes a light-triggered fiber-to-particle transition and releases the immobilized M13 phage with retained infectivity for the photo-controlled patterning of localization and infection. This approach has potential applicability to various virus-based biomaterials, such as structural materials and materials for photo-selective gene transfection to cells.

生物化学工学
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