Novelglue Novelglue

Technology

イガイ接着の
科学と
工学応用

足糸タンパク質の分子メカニズムを工学的に再構成し、再現可能な組換えタンパク質として実装する。DOPA 化学・カセット設計・安全性評価の全体像。

Scientific Foundation

イガイ接着の科学的基盤

イガイ (Mytilus galloprovincialis) は、波浪の激しい海中でも強固に岩に付着する能力を持つ。この接着力は足糸 (byssus) 先端の接着プラークに含まれる ムール貝フットプロテイン (MFP) に由来する。Novelglue はこの天然接着系の分子メカニズムを工学的に再構成したものである。

Mfp-1 — 保護コーティング (金属表面接着)
Mfp-2 — EGF 様ドメイン含有、タンパク質間相互作用
Mfp-3 — プライマー機能 (DOPA 約 20 mol%)
Mfp-4 — 弾性付与
Mfp-5 — 最強接着 (DOPA 約 30 mol%)
Mfp-6 — 抗酸化活性

DOPA Chemistry

DOPA 化学の多機能性

DOPA (3,4-dihydroxyphenylalanine) 残基 は以下の多様な相互作用により湿潤環境下での接着を実現する。

水素結合

親水性表面 (mica、ヒドロキシアパタイト) への接着

金属配位結合

金属酸化物表面 (チタン、ステンレス鋼) への接着

疎水性相互作用

非極性表面 (ポリスチレン) への接着

共有結合形成

酸化後のキノンがアミン・チオール基と Michael 付加反応

実測接着エネルギー: Mfp-3 の mica 表面接着エネルギーは表面力測定 (SFA) で W ≈ 3×10⁻⁴ J/m² と報告されており、1 プラーク当たり約 100 g の力を支持する [*]。 分子メカニズムの総説は Waite 2017 [*] を参照されたい。

Cassette Design

カセット設計と機能ドメインの組込み

Novelglue は接着を担うコアに加え、FP2 ドメイン部を差し替え可能なカセットとして設計している。EGF、各種成長因子、標的ペプチドなどの機能ドメインを融合することで、1 つの基盤から用途別の機能性接着剤を派生させることができる。

EGF カセットを搭載した構成では、EGFR → PI3K/Akt, MEK/ERK 経路を介した細胞増殖・アポトーシス抑制が期待できる。EGF を含むニッチ因子への依存は、ヒト腸オルガノイド維持に関する代表研究 (Fujii ら 2018 [*]) でも示されている。基材自体が機能を内包するため、培地コストの削減やバッチ間変動の低減に寄与する。具体的な FP121 に対する細胞接着・増殖データは Kawakami ら 2025 [*] を参照されたい。

細胞接着率 (%)
back buffer 0%
FP121 83%
CellTak™ 89%
noncoated 1%

FP121 は CellTak™ と同等水準の細胞接着率を示す。

HeLa 細胞の増殖倍率 (陰性対照比)
BSA 0.8×
CellTak™ 2.4×
EGF 単独 2.5×
FP121 4.7×

FP121 は EGF 単独・CellTak™ を上回る増殖活性を示す。

Recombinant Expression

組換え発現技術

発現系 利点 欠点 収量
大腸菌 高収量、低コスト、迅速 DOPA 修飾なし、凝集 1.0–1.7 g/L
酵母 PTM 可能 低収量、長期 低
哺乳類細胞 完全修飾 極低収量、高コスト 極低

Novelglue の製造戦略: 大腸菌発現後、mushroom tyrosinase による in vitro DOPA 化を実施する (25°C、6 時間、アスコルビン酸添加)。この手法により 高収量 と 機能的 DOPA 残基 を両立する。

Safety Evaluation

前臨床安全性評価

Novelglue は医療応用を目標として、素材試験 → in vitro 生物学的試験 → 動物試験 → GLP/GMP 再実験という段階的な安全性評価プロセスを進めている。以下は ISO 10993 / OECD ガイダンスに沿った実施・計画状況である。PMDA 承認申請時点では、各項目を GLP/GMP グレードで再実施する前提で設計している。

in vitro 生物学的安全性試験

  • ✓
    細胞毒性試験
    ISO 10993-5
  • ✓
    遺伝毒性試験 (Ames / 小核試験)
    ISO 10993-3
  • ✓
    赤血球溶血試験
    ISO 10993-4
  • ✓
    エンドトキシン試験 (LPS 除去後に Endotoxin チェック)
  • ✓
    細胞遊走性試験 (スクラッチアッセイ)
    BALB 3T3, 11.2 µg/mL

BALB 3T3 細胞を用いたスクラッチアッセイにより、 11.2 µg/mL 濃度で細胞遊走性の亢進を確認している (Kawakami ら 2025 [*])。

動物を用いた評価項目

  • ✓
    全身毒性試験 (単回 / 反復投与毒性)
    OECD GD 129 による急性経口毒性 LD50 予測
    今後 約半年で GLP データを取得予定
  • …
    感作性試験
    ISO 10993-10 (モルモット最大化試験)
  • ✓
    刺激性試験
    ISO 10993-10 (ウサギ皮内反応)
  • ✓
    局所反応試験
    ISO 10993-6 (埋植試験)
  • …
    生分解性
    埋植後の接着剤残渣・組織反応を観察
    30 日で非分解なら長期・発がん性試験を追加検討
IC50
1.08 ± 0.30 mg/mL
LD50 (推定)
1.41 ± 0.146 g/kg
スクラッチアッセイ
11.2 µg/mL

✓ = 実施済み / … = 現在進行中 / — = 計画中。PMDA 薬事相談・申請においては各項目を GLP/GMP グレードで再実施する。一次データは Kawakami ら 2025 (Materials & Design) ほかを参照。

IP Portfolio

特許ポートフォリオ

出願状況

  • 日本特許出願済み (組成物・製造方法・用途)
  • PCT 国際出願済み (主要国への移行準備中)
  • 米国・欧州・中国への個別移行を予定

特許戦略

  • Composition of matter (FP121 の配列・構造)
  • Method of use (細胞培養、骨接着、DDS 各用途)
  • Manufacturing (DOPA 化条件、精製プロセス)
  • Formulation (賦形剤配合、安定化技術)

先行技術との差別化: fp-151 (POSTECH, 2007) は fp-1 + fp-5 ハイブリッド、fp-131 (POSTECH, 2011) は fp-1 + fp-3 + fp-1 という構成である。Novelgen の FP121 は独自のドメイン構成と EGF 活性強化により、これらと明確に差別化される。

引用文献 / References

  1. [1]

    Kawakami, Y. et al. (2025) Development of the FP121 series: Hybrid proteins mimicking marine adhesive proteins with cell adhesion and proliferation activity , Materials & Design .

    View on ScienceDirect →

    Novelglue (FP121 シリーズ) の基盤論文。細胞接着・増殖活性・スクラッチアッセイ等の一次データを含む。

  2. [2]

    Waite, J. H. (2017) Mussel adhesion – essential footwork , Journal of Experimental Biology , 220 , pp. 517-530 .

    DOI: 10.1242/jeb.134056

    イガイ足糸接着の分子メカニズム総説。

  3. [3]

    Lee, H., Dellatore, S. M., Miller, W. M., Messersmith, P. B. (2007) Mussel-inspired surface chemistry for multifunctional coatings , Science , 318 , pp. 426-430 .

    DOI: 10.1126/science.1147241

    DOPA / polydopamine による多機能コーティングの基礎的研究。

  4. [4]

    Lin, Q., Gourdon, D., Sun, C., Holten-Andersen, N., Anderson, T. H., Waite, J. H., Israelachvili, J. N. (2007) Adhesion mechanisms of the mussel foot proteins mfp-1 and mfp-3 , PNAS , 104 , pp. 3782-3786 .

    DOI: 10.1073/pnas.0607852104

    Mfp-3 の mica 表面接着エネルギーを SFA で直接測定した代表論文 (W ≈ 3×10⁻⁴ J/m²)。

  5. [5]

    Hughes, C. S., Postovit, L. M., Lajoie, G. A. (2010) Matrigel: A complex protein mixture required for optimal growth of cell culture , Proteomics , 10 , pp. 1886-1890 .

    DOI: 10.1002/pmic.200900758

    Matrigel の組成の不均一性とロット間変動を定量的に評価。

  6. [6]

    Aisenbrey, E. A., Murphy, W. L. (2020) Synthetic alternatives to Matrigel , Nature Reviews Materials , 5 , pp. 539-551 .

    DOI: 10.1038/s41578-020-0199-8

    Matrigel 代替としての合成・組換え基材の比較レビュー。

  7. [7]

    Fujii, M. et al. (2018) Human intestinal organoids maintain self-renewal capacity and cellular diversity in niche-inspired culture condition , Cell Stem Cell , 23 , pp. 787-793.e6 .

    DOI: 10.1016/j.stem.2018.11.016

    EGF を含むニッチ因子に依存したヒト腸オルガノイド維持条件を示した代表論文。