2012 Fiscal Year Research-status Report
３Ｄナノ格子構造体を用いたヒト多能性幹細胞培養系の開発
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24651136
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
陳 勇 京都大学, 物質-細胞統合システム拠点, 教授 (70512458)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
劉 莉 京都大学, 物質-細胞統合システム拠点, 助教 (50380093)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | ３次元 / スカフォード / ヒト多能性幹細胞 / フィーダーフリ |
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| Research Abstract |
現在、iPS/ES細胞などの多能性幹細胞を、未分化状態を維持したまま培養するためには、フィーダー細胞を足場として使用することが基本的である。しかし、この操作にかかる手間と制御の難しさ、そして、将来的に臨床医療へ応用する時、動物由来の成分が混在しているリスクが存在するため、フィーダー細胞を使用せずに、安全性が高く、簡易に幹細胞培養ができる手法の開発が求められている。
申請者らは今までの研究成果により、3次元構造を持つスカフォードが、ヒト多能性幹細胞の機能を向上させることを明らかにした。しかし、3次元構造の密度や厚みなどを均一に保つことや、厳密に制御することが困難である。本申請では、３次元格子構造体を用いた新規細胞外足場を開発し、ヒト多能性幹細胞の新規培養系の開発を目的としている。具体的には、微細加工技術を駆使した３次元格子構造を作製することによって、細胞足場における微細構造を厳密に制御する。
平成24年度、申請者らは、iPS/ES細胞培養が可能となるように、微細加工作製法でオリジナルの３次元格子構造技術の改善を続け、作製したこの構造の物理的な特性を検討した。具体的に、iPS/ES細胞に適切な材料を検討し、シリコンの一種であるポリジメチルシロキサン(PDMS)に着目した。PDMSは無色透明で、毒性がないなどの利点があり、分子細胞分野への応用が注目されているが、今まで、PDMSを用いての３次元構造作製方法は報告されていなかった。申請者らは、この材料を用いて３次元格子の作製を試み、世界で初めて成功した。さらに、PDMSで作製した３次元格子を細胞の足場として、ヒトiPS細胞培養テストを行った。その結果、細胞との接着力が強く、細胞への毒性がまったくないことが明らかになった。続いて、３次元格子の厚みや間隔、サイズなどを検討し、細胞テストにより、3次元格子構造体作製技術の最適化を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の計画の通り、一年目に3～4mmスケールの3次元格子構造体を作製し、ヒトiPS細胞テストにより、最適化を行った。
特に、3次元格子を作製する材料について、当初予定していたエポキシ樹脂であるSU-8がヒトiPS細胞に適合性が低いことが分かり、生体適合性材料であるPDMSに変更することによって、世界初のPDMSで3次元構造体の作製が成功し、予想以上の結果を得ることができた。今後、ヒト多能性幹細胞への応用の可能性が広がることを期待する。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成25年度は、これまで最適化したPDMSで作製した3次元格子構造体を用いて、ヒト多能性幹細胞培養とその挙動解析を行う。具体的には、染色、RT-PCR、FACSなどの方法を用いて、3次元格子構造体上に培養したヒトES/iPS細胞の多機能性を確認する。
更に、3次元格子構造体とマイクロ流体デバイスを組み合わせた時空間制御系の開発に取り込む予定である。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
平成25年度は、前年度の引き続き３次元格子サンプルを作製するために、材料となるPDMSを購入する。さらに、マイクロ流体デバイスを組み合わせるために、デバイス作製する必要な試薬を購入する。
ヒトiPS/ES細胞を培養するために、必要な培地や、シャーレや、試薬などを購入する。
ヒトiPS/ES細胞の挙動解析を行うために、分子生物学実験を行うために、プライマーや、抗体などを購入する。
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Research Products
(1 results)
