| Project/Area Number |
21KK0199
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| Research Category |
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 90:Biomedical engineering and related fields
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
長瀬 健一 慶應義塾大学, 薬学部(芝共立), 准教授 (10439838)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 宏信 東京女子医科大学, 医学部, 講師 (00710039)
有坂 慶紀 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 助教 (70590115)
山田 創太 慶應義塾大学, 薬学部(芝共立), 特任助教 (00847379)
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| Project Period (FY) |
2021-10-07 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥19,110,000 (Direct Cost: ¥14,700,000、Indirect Cost: ¥4,410,000)
Fiscal Year 2024: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
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| Keywords | 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 / 細胞分離 / 組織工学 |
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| Outline of Research at the Start |
本国際共同研究では、間葉系幹細胞を用いた細胞組織の作製を可能にする機能性界面の開発を行なう。温度応答性高分子をナノレベルの薄さで精密に材料界面に修飾する。その際、①幹細胞の高密度化、②細胞配向性の制御、③多種細胞との共培養の3つのアプローチにより幹細胞組織の作製に最適化された機能性界面の開発を行なう。これにより、幹細胞の治療効果を最大限に引き出す機能性界面を開発し、幹細胞治療を革新的に発展させることを目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
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。
2023年度は、配向化幹細胞組織を作製するために、温度応答性のパターン化培養皿の作製と培養皿の物性評価、さらには、作製した細胞組織の機能性を評価した。温度応答性高分子であるpoly(N-isopropylacrylamide)(PNIPAAm)を修飾した細胞培養皿に、Acrylamide、水溶性カンファーキノンの水溶液を滴下した。その後、各種のストライブ状の幅を有するすフォトマスクを被せ、UV光照射によりAAmを光重合させてライン状のPNIPAAm、PAAmのパターン構造を有する温度応答性培養皿を作製した。
作製した培養皿をX線光電子分光法(XPS)で評価したところ、元素組成の変化によりPAAmがPNIPAAmの上部に修飾されていることがわかった。また、作製したパターン化培養皿へのローダミン標識フィブロネクチンの吸着を観察したところ、ラインパターンに沿ってPNIPAAm部分に選択的にフィブロネクチンが吸着していることがわかった。
作製したパターン化培養皿にヒト骨髄由来間葉系幹細胞を播種したところ、PNIPAAm: PAAm＝1:1、およびPNIPAAm: PAAm＝2:1の条件で間葉系幹細胞の配向が確認できた。さらに、培養を行うことで、配向化された間葉系幹細胞シートが作製できた。さらに間葉系幹細胞から分泌されたサイトカインを測定したところ、配向化幹細胞シートは、配向されていない幹細胞シートと比較して多くのサイトカインを分泌することがわかった。
これらの結果より、パターン化温度応答性培養皿の最適設計、骨髄由来間葉系幹細胞シートの作製条件の最適化により、効率的な配向性間葉系幹細胞シートの作製が可能であることが示された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当該年度に予定していた機能性パターン化培養皿の作製、および、間葉系幹細胞シートの作製に着手し、間葉系幹細胞シートを配向させる機能性パターン化培養皿の各種条件を検討することができた。さらに、配向化細胞シートの機能が向上することが確認できた。これらの理由より当初の計画どおり順調に進捗しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
2024年度は、2023年度に引き続き間葉系幹細胞の機能向上を促す機能性バイオ界面の作製を行う。さらに、間葉系幹細胞との親和性を促す因子を機能性バイオ界面に導入することで、間葉系細胞組織作製を効率化する試みを行う。
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