無血清培養を可能にするTissue Engineering用マトリクスの開発

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11558111
• Research Institution: National Cardiovascular Center Research Institute
• Principal Investigator: 岸田 晶夫 国立循環器病センター研究所, 生体工学部, 部長 (60224929)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中山 泰秀 国立循環器病センター研究所, 生体工学部, 室長 (50250262) ; 芹澤 武 鹿児島大学, 工学部, 助教授 (30284904) ; 明石 満 鹿児島大学, 工学部, 教授 (20145460) ; 古薗 勉 国立循環器病センター研究所, 生体工学部, 室長 (30332406)
• Keywords: γ-PGA / 硫酸化 / 増殖因子 / 無血清培養 / 生分解性材料

Research Abstract

Tissue Engineeringにおいてできる限り動物由来の物質の利用を人工物で代替するために、無血清下で、かつ最小限のタンパク質の利用で生体外組織再構築を行うシステムの開発を試みた。軟組織マトリクスの再構築を目的とし、生分解性高分子であるγ-ポリグルタミン酸の側鎖を化学修飾して硫酸基を導入した。硫酸基は成長因子の結合サイトとしてでなく、カチオン性の生分解性高分子(キトサンなど)とのコンプレックス形成も可能にする。また血液抗凝固活性も有すると期待される。
(1)機能性γ-ポリグルタミン酸の新しい調整法と特性解析
γ-ポリグルタミン酸(γ-PGA)の側鎖に硫酸基を導入した。前年度では副生成物の除去の問題点があったため、今回新たな修飾法を開発した。結合させる硫酸基を有する化合物としてアミノメチルプロパンスルホン酸(タウリン)を用い、縮合剤を用いた一段階反応で硫酸化γPGAを調製した。副生成物の除去についても問題なく、新しい合成法として有用であると考えられる。反応時間や濃度を変化させることで10〜80%程度の置換率のものが調製できた。γPGAは高分子電解質でかつ生分解性であるため、分子量測定について現在検討中である。
(2)生物学的活性の検討
調製した硫酸化γ-PGAを用いて生物学的活性(抗血栓性と細胞増殖促進効果)を検討した。抗血栓性については、ヘパリンと比較すると非常に弱い活性を有していた。これは抗凝固剤としての利用は不適であるが、創傷部位への投与を行っても凝固を阻害せず、硫酸基の存在によって増殖因子活性化を行える可能性を示している。また、細胞増殖促進効果に関しても、無血清および血清存在下で活性が認められ、生分解性増殖促進剤としての機能が期待できた。
(3)培養システムの構築
灌流型バイオリアクターに組み込むための反応条件について調査・検討を行った。