2017 Fiscal Year Annual Research Report
Living functional hydrogels generated by bioorthogonal cross-linking reactions of azide-modified cells with alkyne-modified polymers
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15K13791
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| Research Institution | Konan University |
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Principal Investigator |
長濱 宏治 甲南大学, フロンティアサイエンス学部, 准教授 (00551847)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 細胞 / ハイドロゲル / バイオマテリアル / 再生医療 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、細胞を“賢い化学素材”として用い、材料設計に組込むことで“生きている機能性材料”の創製を試みた。具体的には、生体直交型クリック反応により、細胞を高分子で架橋した“生きているゲル”の創製を行い、細胞反応を利用したゲルの機能創発を試みた。
細胞の糖代謝反応を利用することにより、細胞に毒性を与えることなく細胞表面の糖鎖シアル酸をアジド化することができ、細胞表面にアルキン化ローダミンが選択的に共有結合したことより、細胞膜タンパク質糖鎖に導入されたアジド基はクリック反応が可能であることが分かった。細胞のさまざまな反応の最終応答である細胞増殖をアジド化細胞と未修飾細胞で比較すると、倍加時間は同じであったことから、細胞へのアジド基導入は細胞の機能に影響を与えないと分かった。アジド化細胞とアルキン化分岐型アルギン酸水溶液を混合して37℃で反応させたところ、数秒後にはバルクゲルの形成を確認した。他の細胞株を用いて、同じ方法により細胞架橋ゲルが形成できた。細胞架橋ゲルでは、ほぼ100%の細胞が生存しており、また増殖性や基質選択的接着性など細胞本来の機能を示すことが分かった。つまり、細胞架橋ゲルは“生きているゲル”であり、世界初の成果である。
細胞架橋ゲルの応用展開として、再生医療への応用について検討した。マウス大腿筋欠損モデルに細胞架橋ゲルを注射投与し、組織面および機能面から再生効果を調べた。細胞架橋ゲルを投与したマウスでは、コントロール（アジド化細胞をアルギン酸で懸濁した溶液の投与）では見られなかった筋繊維の形成が見られ、さらに効果的な筋力回復を示した。つまり、細胞架橋ゲルは再生医療に応用可能なバイオマテリアルである。
以上の成果を国内の学会で発表し、現在学術誌に論文を投稿中である。
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