2023 Fiscal Year Annual Research Report
Composite scaffolds for programmed control of stem cell proliferation and differentiation
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21H03830
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
川添 直輝 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 高分子・バイオ材料研究センター, 主席研究員 (90314848)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
陳 国平 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 高分子・バイオ材料研究センター, グループリーダー (50357505)
吉冨 徹 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 高分子・バイオ材料研究センター, 主幹研究員 (20585799)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 足場材料 / 幹細胞 / 細胞増殖 / 分化 / プログラム制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、前年度までの足場材料評価結果を材料設計や作製条件にフィードバックさせ、最適化を行った。最適化した足場材料を用い、幹細胞の増殖・分化をプログラム制御するというコンセプトを検証した。
① 間葉系幹細胞の増殖・分化をプログラム制御する高次機能複合足場材料の構造最適化
前年度までに作製した「間葉系幹細胞の増殖・分化をプログラム制御する高次機能複合足場材料」の組織再生効率を高めるために、足場材料の多孔質構造、その中でも特に連通孔構造を最適化した。連通孔構造を制御する手段として、乳酸‐グリコール酸共重合体（PLGA）多孔質体を犠牲鋳型として用いた。ここで、連通孔構造の最適化を行うために、気孔率や空孔サイズの異なるPLGA多孔質体犠牲鋳型を作製した。これらのPLGA多孔質体犠牲鋳型を用いてコラーゲン多孔質足場材料を作製した。
② 間葉系幹細胞の増殖・分化をプログラム制御する高次機能複合足場材料の機能最適化
前項のコラーゲン多孔質足場材料を用いて、ヒト間葉系幹細胞を2週間in vitro培養した後、培養物をマウスに2週間埋植した。その後、埋植物を取り出し、常法により軟骨組織マーカー遺伝子の発現レベルおよび軟骨組織マーカータンパク質の産生能を評価した。その結果、コラーゲン多孔質足場材料の連通孔構造によって、軟骨分化が促進されることが分かった。このことは、足場材料内の細胞‐細胞間の相互作用がより増強され、その結果、組織再生効率が高められたことによると考えられる。また、PLGA多孔質体犠牲鋳型の空孔サイズが大きいほど、軟骨分化が促進されることが分かった。以上より、本多孔質足場材料による間葉系幹細胞の増殖・分化のプログラム制御のコンセプトを実証することに成功した。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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