Poly-L-lysine hydrobromide (MW 150000-300000)は高分子量、正に帯電した合成ポリペプチドであり、培養表層への細胞の接着の増強に広く使われる。Poly-L-lysine hydrobromideは優れた水溶性と生物競合性を示し、初代ニューロン、上皮細胞と幹細胞の培養に対し、不可欠な試薬として機能している[1-2]。基質にコーティングされた時、Poly-L-lysine hydrobromideは、長期間の培養で、分離しにくい、安定した、均一な単層を形成し[3]、Poly-L-lysine hydrobromideは、薬物送達の溶媒としても使われている[4]。
体外で、Poly-L-lysine hydrobromide (20μg/mL)でHeLa細胞を30分間-2時間処理した結果、腫瘍細胞DNA、RNAとタンパク質の合成を著しく阻害し、膜透過性を変え、細胞内小分子の漏洩を誘発し、細胞の円形化、顆粒化、溶解を起こす[5]。Poly-L-lysine hydrobromide(10–30μg/ml)でJurkat T細胞、THLE-3肝細胞様細胞、ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)を24時間処理した結果、アポトーシスを著しく誘発する。その証拠は、ミトコンドリア膜電位の喪失、シトクロムcの放出、カスパーゼ-9とカスパーゼ-3の活性化である[6]。
体内で、B16F10黒色腫皮下接種のC57BL/6マウスに、接種後の1と2日目に、Poly-L-lysine hydrobromide (50mg/kg/日；静脈内注射)を投与した結果、腫瘍の新生血管の形成を著しく抑制し、広い腫瘍細胞のアポトーシス/壊死を誘発し、固体腫瘍の成長を遅延させる[7]。0.1%w/v Poly-L-lysine hydrobromideでコーティングされた5-0のモノフィラメントナイロン縫合糸を、C57BL/6マウスの内頸動脈に単回腔内挿入した結果、30-180分間の中大脳動脈閉塞症を起こし、24時間再潅流し、その結果、予測された同側領域（線条体、視床、海馬、前頭頭頂皮質）で、100%持続的な梗塞を起こし、時間依存的な神経学的な欠損を起こす[8]。
References:
[1] Olivera-Ardid S, Bello-Gil D, Tuzikov A et al, et al. Poly-L-Lysine-Based αGal-Glycoconjugates for Treating Anti-αGal IgE-Mediated Diseases. Front Immunol. 2022 Mar 31;13:873019.
[2] Hatcher JM, Zwirek M, Sarhan AR, et al. Development of a highly potent and selective degrader of LRRK2. Bioorg Med Chem Lett. 2023 Oct 1;94:129449.
[3] Tengberg JF, Russo F, Benned-Jensen T, et al. LRRK2 and RAB8A regulate cell death after lysosomal damage in macrophages through cholesterol-related pathways. Neurobiol Dis. 2024 Nov;202:106728.
[4] Harsiddharay RK, Gupta A, Singh PK, et al. Poly-L-lysine Coated Oral Nanoemulsion for Combined Delivery of Insulin and C-Peptide. J Pharm Sci. 2022 Dec;111(12):3352-3361.
[5] Arnold LJ Jr, Dagan A, Gutheil J, et al. Antineoplastic activity of poly(L-lysine) with some ascites tumor cells. Proc Natl Acad Sci U S A. 1979 Jul;76(7):3246-50.
[6] Symonds P, Murray JC, Hunter AC, et al. Low and high molecular weight poly(L-lysine)s/poly(L-lysine)-DNA complexes initiate mitochondrial-mediated apoptosis differently. FEBS Lett. 2005 Nov 7;579(27):6191-8.
[7] Al-Jamal KT, Al-Jamal WT, Akerman S, et al. Systemic antiangiogenic activity of cationic poly-L-lysine dendrimer delays tumor growth. Proc Natl Acad Sci U S A. 2010 Mar 2;107(9):3966-71.
[8] Belayev L, Busto R, Zhao W, et al. Middle cerebral artery occlusion in the mouse by intraluminal suture coated with poly-L-lysine: neurological and histological validation. Brain Res. 1999 Jul 3;833(2):181-90.