【研究領域課題番号】21KK0199 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

温度応答性高分子 / 機能性界面 / バイオ界面 / 細胞組織 / 幹細胞 / 再生医療 / 組織工学

【研究成果の概要】

本研究は、米国ユタ大学との国際共同研究により、再生医療に用いる幹細胞組織を作製するための機能性バイオ界面を開発することを目的としている。
令和三年度は、温度応答性高分子であるポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)を細胞培養皿表面に修飾して作製した機能性バイオ界面、および、ポリ(N-イソプロピルアクリルアミドと細胞非接着領域として親水性のポリアクリルアミドをラインパターン状に修飾して作製した機能性バイオ界面を作製した。
作製した機能性バイオ界面を用いて、臍帯由来間葉系幹細胞、骨髄由来間葉系幹細胞、脂肪由来間葉系幹細胞の細胞組織の検討を行った。ポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)のみを修飾した機能性バイオ界面では、タンパク質コーティングの量や、細胞播種密度を調節することで、間葉系幹細胞組織を作製することができた。
また、ポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)とポリアクリルアミドをライン状にパターニングして作製した機能性バイオ界面では、幹細胞が配向して組織化されることが確認できた。また、三種類の間葉系幹細胞の比較では、骨髄由来間葉系幹細胞は配向しやすく、臍帯由来間葉系幹細胞、脂肪由来間葉系幹細胞は配向しにくい傾向が確認された。そこで、ポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)とポリアクリルアミドのラインパターンの間隔や、ポリアクリルアミドの修飾量を制御することで、臍帯由来間葉系幹細胞、脂肪由来間葉系幹細胞の配向性を確認することができた。

【研究種目】国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))

【研究期間】2021-10-07 - 2025-03-31

【配分額】19,110千円 (直接経費: 14,700千円、間接経費: 4,410千円)

【研究領域課題番号】19H02447 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

再生医療 / 細胞組織 / 機能性界面 / 温度応答性 / 組織工学 / 温度応答性高分子 / バイオ界面 / 細胞分離 / 温度応答性界面 / 機能性インターフェイス / バイオセパレーション / バイオマテリアル

【研究成果の概要】

本研究は、再生医療に用いる細胞組織を作製するための機能性バイオインターフェイスの開発を目的としている。
令和三年度は、温度応答性高分子であるポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)(PNIPAAm)に細胞認識ペプチドを導入したバイオインターフェイスによる細胞分離の機能開発および細胞組織を作製する研究を推進した。
下層にペプチド結合部位としてpoly(2-hydroxyethyl methacrylate-co-propargyl acrylate) (poly(HEMA- co -PgA))、上層に温度応答性部位としてpoly(NIPAAm-co-HEMA)を有するブロックコポリマーをガラス基板に修飾した。この高分子に血管内皮細胞選択的な接着活性を示すArg-Glu-Asp-Val (REDV)ペプチドを導入した。作製したガラス基板をペトリディッシュに固定化し、モデル細胞として血管を構成するヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)、ヒト皮膚線維芽細胞(NHDF)、大動脈平滑筋細胞(AoSMC)を37℃で播種したところ、HUVECのみが接着した。さらに温度を20℃に下げることで接着したHUVECを回収することができた。この特性を利用して、温度変化だけでHUVECの分離を達成することができた。
また、PNIPAAm修飾基板を用いた間葉系幹細胞組織の作製に着手している。細胞播種密度やタンパク質吸着量を適切に制御することで効率的に細胞組織を作製することができた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2019-04-01 - 2023-03-31

【配分額】17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)