Research on peptide-based material surface design for tissue regeneration

• Project/Area Number: 21K16379
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 55010:General surgery and pediatric surgery-related
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Makita Satoshi 名古屋大学, 医学部附属病院, 病院助教 (20718415)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2022: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2021: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: ペプチド修飾 / 筋線維芽細胞 / 線維化 / 癒着 / 組織再生 / ペプチド / 細胞アッセイ / 臓器損傷モデル

Outline of Research at the Start

現在、外科手術で用いられている非生体吸収性の補強材料は、強固で癒着防止の機能があるが、違和感や疼痛があったり、異物として感染源となったり、成長によって位置がずれるという欠点がある。一方で生体吸収性補強材の場合は、異物反応を起こさない強みがあるが、機械的特性が不十分だったり、非選択的な接着性により重要な臓器への癒着が起こるなどの課題がある。
このような課題が生じる要因として、材料周囲の細胞に対する制御が不十分であると考え、本研究では、細胞の接着・増殖・分化の制御に関わる細胞外マトリックスタンパク質に着目し、その配列中の機能部位であるペプチドを新規アプローチとして考えた。

Outline of Final Research Achievements

In this study, we screened novel candidate peptides that inhibit fibrosis and promote tissue regeneration and constructed an in vitro/in vivo model to evaluate fibrosis inhibitory performance of functional peptides.
Specifically, we screened myofibroblast differentiation inhibitory trimer peptides using peptide-modified arrays of 20 simple sequences of trimer amino acids, suggesting the possibility that myofibroblast differentiation can be regulated by various peptide-modified surfaces.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

外科手術で用いられる非生体吸収性の補強材料は強固で癒着防止の機能があるが、違和感や疼痛があったり、異物として感染源となったり成長によって位置がずれたりする欠点がある。一方生体吸収性補強材の場合は、異物反応を起こさない強みがあるが、機械的特性が不十分で、非選択的な接着性により重要な臓器への癒着が起こるなどの課題がある。このような課題が生じる要因に、材料周囲の細胞に対する制御が不十分さが考えられる。本研究により、ペプチド修飾表面により筋線維芽細胞の分化を制御できる可能性が示唆された。足場材料の表面設計により細胞を制御することで、線維化・癒着を抑制する効果を有する治療用材料開発に繋がると期待できる。