Development of Metabolic System Controlled Culture Substrates to Maintain Stemness of Mesenchymal Stem Cells

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K09994
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 57040:Regenerative dentistry and dental engineering-related
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: Hirata Isao 広島大学, 医系科学研究科(歯), 助教 (40346507)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 金輪 真佐美 (福永真佐美) 広島大学, 自然科学研究支援開発センター, 助教 (00284208) ; 森田 晃司 広島大学, 病院(歯), 助教 (30555149) ; 加藤 功一 広島大学, 医系科学研究科(歯), 教授 (50283875)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: タンパク発現 / 間葉系幹細胞 / 幹細胞性 / 代謝

Outline of Final Research Achievements

This study aims to immobilize cytokines such as bFGF and Cripto-1, which have metabolic system regulatory functions, on the surface of culture substrates.
In this study, a large amount of proteins to be immobilized on the substrate is required. We were able to determine the expression and purification conditions that will increase the recovery of chimeric proteins. In addition, the introduction of AlphaFold2, which predicts protein structure, improved the accuracy of predicting the secondary structure of the expressed protein based on CD spectral measurements, and also allowed us to predict in advance the binding potential of the designed chimeric protein to the receptor before the protein is expressed.

Free Research Field

生体材料学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

代謝系制御機能を有するキメラタンパクの発現・回収量を十分に行える合成条件を確定できた。これらのキメラタンパク質は、基板上に容易に固定することが可能であり、発現量も十分であることから本研究だけでなくバイオマテリアル表面へのサイトカイン固定化など、大量のサイトカインが必要な研究に役立つことが期待できる。また、タンパク質構造予測にAlphaFold2を用いることで測定結果と比較することで発現タンパクの二次構造の確度が上がった。また、発現タンパクとレセプターとの結合構造の予測を行うことで、発現前にキメラタンパクのレセプター結合の検討も可能となった。