• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

電気化学的手法を用いた再生医療技術の確立

Research Project

Project/Area Number 12J02838
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Nanomaterials/Nanobioscience
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

掛川 貴弘  筑波大学, 大学院数理物質科学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2012 – 2014
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000)
Fiscal Year 2014: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2013: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2012: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords再生医療 / 電気化学 / 自己組織化ペプチド / 細胞脱離 / マイクロピラー / バイオマテリアル / 細胞シート / 細胞パターニング
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、電気化学的手法を用いた再生医療技術の確立を目指すものである。
この手法は、金一チオール結合を利用して金電極表面に密なオリゴペプチド単分子膜を形成し、これを介して接着させた細胞を、金一チオール結合を電気的に切断することで、分子層と共に脱離させるものである。昨年度までに2分間の細胞脱離を実現してきたが、一方で、実はオリゴペプチド分子のみであれば数秒で脱離することが電気化学的な解析によりすでに分かっている。そこで、オリゴペプチドの設計、および使用する金表面の設計を工夫することで、より素早い細胞脱離技術の確立に取り組んだ。
オリゴペプチドのみの場合に比べて、細胞を脱離する際により長い時間を要する原因として、①タンパク質の非特異吸着、②細胞自体の電気的抵抗の存在が考えられる。本研究ではまず、タンパク質の非特異吸着を抑制できるペプチド設計に取り組んだ。種々の配列の80種類の組み合わせのペプチドに関して二次構造を計算した。この結果に基づき実際にペプチドを合成し、実験的に評価を行ったところ、CPPPKEKEKEKEKは、金表面上で密な層を形成し、このペプチドを修飾した表面ではその他のペプチド修飾表面、もしくは未修飾表面と比較して、フィブリノーゲンの吸着も大幅に抑制されることが示された。更に、末端に細胞接着配列RGDを加えることで、4分間での細胞脱離が可能であった。本研究では更に、細胞自体の電気的抵抗を考慮し、表面にマイクロ凹凸構造を有する基板を用いることで、細胞直下の電極面にもイオンが流入する工夫を施した。マイクロ凹凸基板はナノインプリンティング技術により作製し、直径、高さが3μmであるピラーを三角配置により配置した。このような基板上にペプチドCPPPKEKEKEKEKGRGDSPを修飾し、細胞を播種したところ、細胞は良好に接着した。更に、電位印加による細胞脱離を評価したところ、1分間の電位印加により基板上の約70%の細胞が脱離した。同様の基板上で細胞を増殖させ、細胞シートを形成させた。形成した細胞シートは、1分間の電位印加により、ハイドロゲルへと転写可能であった。つまり、細胞を組織として回収可能であり、再生医療への応用の可能性が示された。

Research Progress Status

本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2015 2014 2013 2012

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (11 results)

  • [Journal Article] Rapid engineering of cell-lined vascular-like structures in in situ crosslinkable hydrogels2014

    • Author(s)
      T. Kageyama, T. Kakegawa, T. Osaki, J. Enomoto, T. Ito, T. Nittami, J. Fukuda
    • Journal Title

      Biofabrication

      Volume: 6 Issue: 2 Pages: 25006-25006

    • DOI

      10.1088/1758-5082/6/2/025006

    • Related Report
      2014 Annual Research Report 2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 細胞培養マイクロデバイスの研究 マイクロスケールでの細胞培養・解析技術2014

    • Author(s)
      福田淳二、掛川貴弘
    • Journal Title

      化学と生物

      Volume: 56 Issue: 6 Pages: 356-358

    • NAID

      130005072111

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Journal Article] トップダウン組織工学 マイクロバイオ技術の潮流・実利用2014

    • Author(s)
      景山達斗、掛川貴弘、福田淳二
    • Journal Title

      生物工学会誌

      Volume: 92 Issue: 4 Pages: 166-170

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Journal Article] 細胞培養マイクロデバイスの研究(2013年度生物工学奨励賞(照井賞)受賞)2014

    • Author(s)
      福田淳二、掛川貴弘
    • Journal Title

      生物工学会誌

      Volume: 92(1) Pages: 13-19

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Journal Article] Cell-Adhesive and Cell-Repulsive Zwitterionic Oligopeptides for Micropatterning and Rapid Electrochemical Detachment of Cells2013

    • Author(s)
      Takahiro Kakegawa, Naoto Mochizuki, Nasser Sadr, Hiroaki Suzuki, and Junji Fukuda
    • Journal Title

      Tissue Engineering

      Volume: 19 Issue: 1-2 Pages: 290-298

    • DOI

      10.1089/ten.tea.2011.0739

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 電気化学的細胞脱離のための自己組織化オリゴペプチドの設計2015

    • Author(s)
      掛川貴弘、Alfonso Gautieri、小林優香、福田淳二
    • Organizer
      第13回日本再生医療学会総会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2015-03-21
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Design of Self-Assembled Oligopeptide for Electrochemical Cell Detachment2014

    • Author(s)
      Takahiro Kakegawa、Alfonso Gautieri、Junji Fukuda
    • Organizer
      TERMIS-AP 2014
    • Place of Presentation
      EXCO, Daegue, Korea
    • Year and Date
      2014-09-26
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 自己組織化オリゴペプチドを用いた細胞接着制御2014

    • Author(s)
      掛川貴弘、Alfonso Gautieri、福田淳二
    • Organizer
      第66回生物工学会大会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター
    • Year and Date
      2014-09-10
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 電気化学的細胞脱離のための自己組織化オリゴペプチドの設計2013

    • Author(s)
      掛川貴弘、Alfonso Gautieri、大﨑達哉、福田淳二
    • Organizer
      シンポジウム : 細胞アッセイ技術の現状と将来
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      2013-11-25
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 電気化学的細胞脱離のための自己組織化オリゴペプチドの設計2013

    • Author(s)
      掛川貴弘、Alfonso Gautieri、福田淳二
    • Organizer
      化学工学会 第45回秋季大会
    • Place of Presentation
      岡山大学
    • Year and Date
      2013-09-17
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Self-Assembled Oligopeptides for Electrochemical Cell Detachment2013

    • Author(s)
      T. Kakegawa, A. Gautieri, F. Rigoldi, A. Manenti, J. Fukuda
    • Organizer
      2013 TERMIS-eu
    • Place of Presentation
      Harbiye Convention Center, Harbiye, Istanbul, Turkey
    • Year and Date
      2013-06-19
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 電気化学的細胞脱離のための自己組織化オリゴペプチドの設計2012

    • Author(s)
      掛川貴弘、Alfonso Gautieri、鈴木博章、福田淳二
    • Organizer
      日本バイオマテリアル学会シンポジウム2012
    • Place of Presentation
      仙台国際センター(宮城)
    • Year and Date
      2012-11-26
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Electrochemical Cell Detachment using Zwitterionic Oligopeptides2012

    • Author(s)
      T. Kakegawa, A. Gautieri, N. Mochizuki, H. Suzuki, J. Fukuda
    • Organizer
      Biofabrication 2012
    • Place of Presentation
      The University of Manchester, UK
    • Year and Date
      2012-10-29
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Zwitterionic Oligopeptides for Cell Micropatterning and Electrochemical Rapid Cell Detachment2012

    • Author(s)
      T. Kakegawa, A. Gautieri, N. Mochizuki, H. Suzuki, J. Fukuda
    • Organizer
      3rd TERMIS World Congress
    • Place of Presentation
      Hofburg Congress Center, Vienna Austria
    • Year and Date
      2012-09-08
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 細胞脱離のための自己組織化オリゴペプチドの設計2012

    • Author(s)
      掛川貴弘、鈴木博章、福田淳二
    • Organizer
      生物工学会第4回若手研究シンポジウム
    • Place of Presentation
      モンタナリゾート岩沼(宮城)
    • Year and Date
      2012-07-01
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 自己組織化オリゴペプチドを用いた細胞脱離2012

    • Author(s)
      掛川貴弘、鈴木博章、福田淳二
    • Organizer
      第11回日本再生医療学会総会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川)
    • Year and Date
      2012-06-13
    • Related Report
      2012 Annual Research Report

URL: 

Published: 2013-04-25   Modified: 2024-03-26  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi