2020 Fiscal Year Annual Research Report
Basic research on the creation of innovative human iPS cell culture processes using complex physical stimulation.
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18K14063
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
堀江 正信 京都大学, 環境安全保健機構, 助教 (60727014)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ヒト多能性幹細胞細胞 / 細胞製造 / メカノバイオロジー / 物理刺激 / ティッシュエンジニアリング / 大量培養 / 生物化学工学 / 培養プロセス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生体内において、細胞は多様な物理刺激を常に受けている。例えば血流によって、血管内皮細胞には剪断応力刺激が負荷される。呼吸によって、肺細胞には伸展刺激が負荷される。細胞はこれら多様な物理刺激を生化学的なシグナルへと変換して細胞内に伝達し、それに対して応答する（メカノトランスダクション）。細胞は物理刺激に応答することで、本来の機能を維持していることが徐々に明らかになってきている。申請者らはこの物理刺激を、再生医療の細胞源として期待されているヒトiPS細胞の培養プロセスに応用し、ヒトiPS細胞の増殖と遺伝子発現が培養面の硬さ依存的に変化することを見出した。さらに申請者らは、これら培養面依存的な挙動制御をより安価なものにするために、NHS-acrylamide esterを用いた新しいポリアクリルアミド培養面の開発にも成功し、報告することができた。また、ヒトiPS細胞の培養プロセスにおいて最もコストがかかる培養液中のサイトカイン類が培養面の硬さ依存的に非添加でも未分化維持培養ができることを見出し、物理刺激によってサイトカイン依存的シグナル伝達が置換できることを明らかにした。またGS-441524というmRNA阻害剤がヒトiPS細胞の大量培養に有用であるというPreliminaryなデータも得られた。併せてこのような培養面依存的な細胞挙動制御の中で、培養面依存的に細胞凝集が変化することを観察し、この現象を利用してヒトiPS細胞のみで自己凝集させ、人工骨格筋組織を誘導することにも成功した。これらの成果は将来的な細胞製造において、物理刺激を用いて安価に細胞を培養するための重要な指標になると考えられる。
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