2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of functionalized peptide materials for 3D culture of cells and fluorescent imaging of extracellular environment.
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18K05351
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
堤 浩 東京工業大学, 生命理工学院, 准教授 (70398105)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ペプチド / 自己組織化 / ヒドロゲル / 細胞 / 三次元培養 / イメージング / pH |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞外にはpHなどの解析の対象とすべきさまざまな要因や生命現象が存在すると考えられるが、そのための手法は確立されていなかった。本研究では、人工的にデザインしたペプチド性足場材料を用いて細胞を三次元的に培養し、培養空間における細胞外環境をリアルタイムにイメージングするための手法を新たに開発することを目的とした。自己組織化ペプチドゲルを創製し、細胞の三次元培養へ展開し、三次元培養環境における細胞外pHのリアルタイム蛍光イメージングを行うことによりモデルシステムの確立を行うこととした。本年度は、細胞の三次元培養のために生理活性配列RGDSを導入した自己組織化ペプチドu(FFiK)2（u(FFiK)2-RGDS）と、弱酸性環境で発蛍光性となる蛍光pHプローブRhoB-Aibを導入したu(FFiK)2誘導体（u(FFiK)2-RhoB-Aib）を合成し、がん細胞の三次元培養および細胞外の弱酸性pHの蛍光イメージングを実施した。乳がん細胞MCF7を用い、sfGFPを安定発現するMCF7細胞株（sfGFP-MCF7）を樹立して実験に使用した。u(FFiK)2とu(FFiK)2-RGDS、u(FFiK)2-RhoB-Aibを共組織化させたヒドロゲル内にsfGFP-MCF7を内包させ、三次元的に細胞培養を行なった。その結果、ヒドロゲルは細胞培養条件で安定に存在し、1週間以上継続的に細胞培養が可能であることを明らかにした。また、培養日数の経過に伴って細胞外のRhoB-Aibの蛍光強度が増大し、がん細胞外が弱酸性環境になる過程をリアルタイムに可視化することに成功した。正常組織由来のHEK293細胞を用いた実験では、培養日数が1週間を経過しても細胞外のRhoB-Aibの蛍光強度の増加が見られなかったことから、がん細胞特有の細胞外酸性環境を蛍光イメージングできたことがわかった。
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