2021 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular level evaluation of cell culture substrate and construction of nano-controlled surface toward cell culture standardization
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19K12814
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
関 禎子 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 先端材料解析研究拠点, NIMS特別研究員 (90773309)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
赤池 敏宏 公益財団法人国際科学振興財団, その他部局等, 主席研究員 (30101207) [Withdrawn]
後藤 光昭 公益財団法人国際科学振興財団, その他部局等, 主任研究員 (80235001) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 細胞培養基質 / カドヘリン / AFM / SPM / QCM / 細胞認識物質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞培養は再生医療の研究開発で重要な技術のひとつであり、中でも細胞培養用マトリックスは細胞の増殖や分化誘導に決定的な影響を及ぼすことが知られている。従って、標準化された細胞培養基質（ディッシュ表面）が不可欠であり、系統的に評価する必要がある。今回、ディッシュ表面に、我々が設計・開発してきたキメラ型抗体E-カドヘリン-Fc(E-cad-Fc)タンパク質をコーティングし、その表面の吸着状態・機能発現等について解明し、基板コート標準化材としての可能性を評価する目的で研究を行った。
市販の未処理ディッシュを調査すると、主成分のポリスチレン以外の物質が検出され、表面粗さも様々で、メーカーにより異なることが分かった。タンパク質コーティング表面、ここではE-cad-Fcの吸着状態を液中AFMで観察したところ、E-cad-Fcの表面被覆率はコーティング時のタンパク質濃度に依存していることが確認できた。低濃度の場合はカドヘリン分子が基板に水平に吸着し、カドヘリン同士のホモフィリック結合の状態をナノスケールで可視化することに成功した。高濃度の場合は、配向状態をAFMのみで判断することは困難であり、分子の水和による粘性も考慮されたQCMでの測定と組み合わせると、カドヘリン分子は基板に対して垂直方向に配向することが示唆された。E-cad-Fcコーティングディッシュでの細胞培養では、AFM及びQCM測定より確認した被覆率約20%の場合では細胞認識は生じるが十分に接着せず、被覆率約70%以上で良好な接着を示した。メーカーによって異なるディッシュ表面の影響を軽減するには露出部分を無くし被覆率100%で細胞培養を行うことが、正確な実験を行うための一つの方法だと考えられる。細胞培養基質は材質や表面状態を確認して行うことが重要であり、ここでのE-cad-Fcでの研究結果は今後の細胞培養に役立つことと思われる。
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