細胞における受容体シンクロナイゼーションの解析とモデル化

• Project/Area Number: 11167223
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 赤池 敏宏 東京工業大学, 大学院・生命理工学研究科, 教授 (30101207)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 渡辺 恵史 東京工業大学, 大学院・生命理工学研究科, 助手 (40231013)
• Project Period (FY): 1999 – 2002
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2002)
• Budget Amount: ¥50,700,000 (Direct Cost: ¥50,700,000); Fiscal Year 2002: ¥12,700,000 (Direct Cost: ¥12,700,000); Fiscal Year 2001: ¥14,300,000 (Direct Cost: ¥14,300,000); Fiscal Year 2000: ¥13,800,000 (Direct Cost: ¥13,800,000); Fiscal Year 1999: ¥9,900,000 (Direct Cost: ¥9,900,000)
• Keywords: 細胞間接着 / E-カドヘリンモデル分子 / 肝細胞 / 細胞外マトリックス / 細胞接着と分化 / EGFモデル分子 / EGF受容体 / シグナル伝達 / 細胞接着 / 人工細胞外マトリックス / PVLA / 受容体シンクロナイゼーション / 再生医療 / ガラクトース / 分子シンクロナイゼーション / アシアロ糖タンパク質レセプター / E-カドヘリン / 胆汁酸 / 薬物代謝 / チトクロームP-450 / P-450

Research Abstract

これまで、細胞-細胞間接着分子であるE-カドヘリンのモデル分子の固定システムを用いて、細胞間接着の制御機構について検討してきた。前年までに肝細胞の接着とDNA合成能などによる分化維持について解析してきたが、今年度はマウスの胚性奇形腫細胞であるF9細胞を用いて未分化な細胞におけるE-カドヘリンの役割と、分化によるE-カドヘリンの機能的変化について検討した。
F9細胞はゼラチンやコラーゲン・ファイブロネクチンなどのインテグリン仲介型の細胞外マトリックス上ではコロニーを形成して増殖するのに対し、E-カドヘリンモデル分子上では活発な細胞移動が観察され、また細胞骨格の形成にも大きな変化が見られた。このE-カドヘリンモデル分子上での細胞移動は固定化したE-カドヘリンに依存したものであることが確認され、また分化した細胞である肝細胞や乳腺細胞では細胞移動がみられず、逆に細胞の凝集が観察された。これらのことから、分化の度合いによってE-カドヘリンの役割・制御機構が異なっていること、また細胞-細胞間の相互作用と細胞-細胞外マトリックス間の相互作用との協奏的な制御機構が細胞の分化に重要であることが示唆され、このモデルシステムを用いることで細胞接着と分化の更なる解析が行われることが期待された。
遊離型と固定型とでシグナルが異なることが示唆されている増殖因子のシグナル伝達系を解析するために、EGFモデル分子を用いた。EGF受容体を多数発現しているヒト扁平上皮細胞ガン細胞株であるA431細胞をEGFモデル分子上に播種すると、DNA合成能の減少、細胞増殖抑制がおこりまたEGFのシグナル系の下流にあるMAPK(ERK1/2)のリン酸化の持続が見られ、遊離型EGFのシグナル伝達とは異なる挙動を示すことも明らかにした。また、細胞骨格の形成の変化も確認され、EGF刺激の方法によって細胞に伝わるシグナルが異なり、細胞応答も異なることが示唆された。

Research Products

• [Publications] I.Ajioka: "Ethanolamine is a co-mitogenic factor for proliferation of primary hepatocytes"J.Cell.Biochem.. 84. 249-263 (2002)
• [Publications] J.Yang: "Galactosylated alginate as a scaffold for hepatocytes entrapment"Biomaterials. 23. 471-479 (2002)
• [Publications] N.Sugihara: "Drug metabolic activity of cultured hepatocytes can synchronize with bile acid concentration in the medium"Cell Biochem.Funct. 20. 11-17 (2002)
• [Publications] S.Shimojo: "Difference in the attachment of hepatocytes between a poly(g-benzylL-glutamate)(PBLG)/poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm) diblock copolymer cast surface and a PBLG/PNIPAAm Langmuir-Blodgett one"J.Biomater.Sci.Polymer Edn.. 13. 829-841 (2002)
• [Publications] M.Nagaoka: "Immobilized E-cadherin Model Can Enhance the Cell Attachment and Differentiation of Primary Hepatocytes but not Proliferation"Biotech.Lett.. 24. 1857-1862 (2002)
• [Publications] I.K.Park: "Galactosylated chitosan (GC)-graft-poly(vinyl pyrrolidone) (PVP) as hepatocyte-targeting DNA carrier Preparetion physicochemical charactarization of GC-graft-PVP/DNA complex(1)"J.Control.Release. 84. 349-359 (2003)
• [Publications] T.Akaike: "Synthetically-and Genetically-Engineered Extracellular Matrices for Tissue Engineering.Advanced in Biomaterials and Drug delivery Systems"Princeton International Publishing Co.Ltd.. 15 (2002)
• [Publications] H.Ise: "Low Asialoglycoprotein Receptor Expression as Markers for Highly Proliferative Potential Hepatocytes"Biochem.Biophys.Res.Commun. 285. 172-182 (2001)
• [Publications] S-H.Kim: "Specific Binding of Glucose-derivatized Polymers to the Asialoglycoprotein Receptor Mouse Primary Hepatocytes"J.Biol.Chem. 276[38]. 35312-35319 (2001)
• [Publications] C-S.Cho: "Receptor-Mediated Delivery of All Trans-Retinoic Acid to Hepatocyte Using Poly(L-Lactic Acid) Nanoparticles Coated with Galactose-Carrying Polystyrene"J.Control Release.. 77[1-2]. 7-15 (2001)
• [Publications] S.Hirose: "Regulation of Asialoglycoprotein Receptor Expression in the Proliferative States of Hepatocytes"Biochem.Biophys.Res.Commun. 287. 675-681 (2001)
• [Publications] M.Goto: "Hepatocyte Attachment onto Thermosensitive poly (N-isopropylacrylamide-co-N-p-vinylbenzyl-O-β-D-galactopyranosyl-(1→4)-D-gluconamide"J.Biomater.Sci.Polymer.Edn.. 12[7]. 755-768 (2001)
• [Publications] H.Ise: "Separation of Mouse Hepatocytes of Distinct Biological Phenotypes on Their Asialogycoprotein Receptor-mediated Binding Affinity to an Artificial Ligand"J.Artif.Organs. 4. 342-347 (2001)
• [Publications] 赤池敏宏: "ハイブリッド人工臓器(バイオ人工臓器)設計の基礎;現代医学の基礎"岩波書店. 12 (2001)
• [Publications] Y.Watanabe: "Functional evaluation of poly-N-vinylbenzyl-D-lactonamide (PVLA) as a liver specific carrier"Biomacromolecules. 1(2). 186-193 (2000)
• [Publications] I.Shibuya: "Design of Temporally and Spatially Controlled Drug Delivery System for the Treatment of Liver Diseases in Mice"HEPATOLOGY. 32(6). 1300-1308 (2000)
• [Publications] S.H.Kim: "Specific adhesion of primary hepatocytes to a novel glucose-carrying polymer"Biotechnology Letters.. 22. 1049-1057 (2000)
• [Publications] I.Shibuya: "Suppression of Fas-mediated hepatic apoptosis by caspase inhibitor-encapsulated nanoparticles bearing poly-(N-p-vinylbenzyl-O-D-galactopyranosyl-[1-4]-D-gluconamide)."Biotech.Letters. 22. 1855-1859 (2000)
• [Publications] Sasagawa T,: "Synergistic induction of apoptosis in murine hepatoma Hepal-6 cells by IFN-gamma and TNF-alpha"Biochem.Biophys.Res.Commun.. 272(3). 674-680 (2000)
• [Publications] K-H.Park: "Enhanced effect of sulfoyurea (SU) in copolymer comprising a sugar moiety and SU one as double recognizible ligands on insulin secretion from MIN6 cells"J.Biomater.Sci.Polymer Edn.. 11(9). 903-913 (2000)
• [Publications] 赤池敏宏: "現代化学"再生医療、人工臓器開発と幹細胞システム-応用の鍵を握るバイオマテリアル-. 6 (2000)
• [Publications] 赤池敏宏: "バイオミメティックスハンドブック"細胞における受容体シンクロナイゼーション. 8 (2000)
• [Publications] Jeong-Park: "Preparation of dendric graft copolymer consisting of poly (L-lysine) and arabinogalactan as a hepatocyte specific DNA carrier"Preparative Biochemistry & Biotechnology. 29 (4). 353-370 (1999)
• [Publications] 赤池敏宏: "先端科学技術と人工臓器―新しいマトリックス工学と遺伝子工学の導入―"医学の歩み. Vol.188,No.6. (1999)
• [Publications] Nobuhiro SUGIHARA: "The Relationship Between the Redox Reaction of Camphor-induced Cytochrome P-450 and its Activity"Polymers for Advanced Technologies, Polym. Adv.. Technol. 10. 265-269 (1999)
• [Publications] 赤池敏宏: "新しい材料システム構築のための分子シンクロナイゼーション"光学. 28巻6号. 298-305 (1999)
• [Publications] C.-S. Cho: "Conformational transition of nanoparticles composed of poly (γ-benzy L-glutamate) as the core and poly (ethylene oxide) as the shell"Polymer. 40. 6769-6775 (1999)
• [Publications] Tatsuki Shinoda: "Specific Interaction with Hepatocytes and Acute Toxicity of New Carrier Molecule Galactosyl-Polylysine"Drug Delivery. 6. 127-133 (1999)
• [Publications] 赤池敏宏: "人工肝臓"再生医学―基礎と治療への応用―. 13 23 (1999)