2007 Fiscal Year Annual Research Report
生命科学の時代が求める新材料‐ソフト&ウェットマテリアルの創製
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18002002
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
ぐん 剣萍 Hokkaido University, 大学院・理学研究院, 教授 (20250417)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
古川 英光 北海道大学, 大学院・理学研究院, 准教授 (50282827)
角五 彰 北海道大学, 大学院・理学研究院, 助教 (10374224)
田中 良巳 北海道大学, 創成科学共同研究機構, 特任准教授 (10315830)
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| Keywords | 高分子ゲル / ソフト&ウェットマテリアル / 軟・硬複合界面 / 生体材料 / バイオトライボロジー / 高強度 / 細胞外マトリックス / 人工軟骨 |
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| Research Abstract |
本研究は、ソフトでウェットな高分子ゲル材料を開発し、生体材料に応用することを目的とする。平成20年度は、さまざまな特性を持つゲルを合成し、それらのゲル上における内皮細胞とマウス胚性幹細胞(ES細胞)の培養、増殖、分化を行った。その結果、ゲルの化学構造、表面Zeta電位、弾性率などが細胞の挙動に著しい影響を与えることを初めて明らかにした。具体的に、内皮細胞に関しては(1)内皮細胞はが-20mVより負のZeta電位を持つゲルの表面で増殖する。(2)内皮細胞の表面糖鎖(glycocalyx)は、培養基盤の化学構造によって異なる。PNaSSゲル上ではPNaAMPSゲル上より表面糖鎖が多く発現している。(3)内皮細胞の表面糖鎖やゲルの弾性率によって、内皮細胞の表面摩擦係数と血小板吸着量が異なる。
マウス胚性幹細胞に関しては、(1)PS上で培養した細胞と比べ、ゲル上で培養した細胞のほうが未分化性が高い。(2)ゲル表面に負電荷をもつゲルと比べて電荷をもたない中性のゲル上で培養した細胞のほうが、培養時間が長いときに未分化性が顕著に高い。(3)ゲルの弾性率の違いによる未分化性の違いは少ない。これらのことから、ゲルの化学構造がmESCsの未分化性の維持に最も影響することが初めて解明した。また、中性ゲルがmESCsの未分化性を長期間維持する培養基盤として最も優れていることが示唆された。ES細胞は高い増殖能とあらゆる細胞への分化能を持ち合わせた細胞であり、再生医療への応用が期待されている。そのためには未分化のES細胞を生体外in vitroで大量に増殖させた後、目的の細胞へ分化させることが必要であるが、ES細胞は従来の基盤上ではで非常に分化しやすく、これまで未分化性を維持したままのES細胞を効率よく培養することは困難であった。本研究成果によって、ES細胞を中性ゲル上で培養するとこの問題を克服できる。また、本研究成果は、ES細胞の最適な未分化性維持機構を確立するための良いモデル系を提供することになる。
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