Development of nanocellulose substrate for undifferentiated culture of mesenchymal stem cells

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K22592
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0603:Forestry and forest products science, applied aquatic science, and related fields
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: HATAKEYAMA Mayumi 九州大学, 農学研究院, 助教 (20871437)
• Project Period (FY): 2020-09-11 – 2022-03-31
• Keywords: セルロース / セルロースナノファイバー / 細胞培養基材 / 幹細胞

Outline of Final Research Achievements

Wood-derived cellulose nanofibers (CNFs) were used to culture mesenchymal stem cells (MSCs) by introducing carboxy groups on the crystal surface of CNFs to mimic the extracellular matrix that surrounds cells in vivo. As a result, we succeeded in creating a cell culture substrate with excellent proliferation of MSCs. To immobilize the growth factors necessary for serum-free culture of MSCs onto CNF substrates using a cellulolytic cellulose-binding module (CBM), we first evaluated the ability of CBM to bind to surface-modified CNFs. By preparing the CBM-fused green fluorescent protein (GFP), we confirmed that the CBM can bind to surface carboxylated CNFs.

Free Research Field

多糖ナノマテリアル科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

組織工学分野において、細胞培養基材の研究に大きな注目が集まっており、非動物性材料を用いた基材開発の機運が高まっている。本研究では、天然に豊富に存在する樹木由来の多糖であるセルロースナノファイバー（CNF）の固体ナノ形状と表面カルボキシ化による糖鎖界面構造に着目し、CNFの新たな細胞培養基材としての可能性を見出した。さらに、無血清培養を可能とするための増殖因子を安定的に固定化するためのセルロース結合モジュールの有効性の確認にも成功した。今後、増殖因子の固定化と組み合わせることで、細胞培養研究で希求されている無血清培養に適した基材としての利用に期待が持たれる。