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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Strategic Design of Biointerfaces by Wood Carbohydrates for Cell Culture Applications

Research Project

Project/Area Number 26292096
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

北岡 卓也  九州大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (90304766)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Keywords糖鎖 / 自己組織化 / ナノ材料 / バイオインターフェース / 細胞培養 / 分化制御 / シグナル伝達 / バイオマテリアル
Outline of Annual Research Achievements

再生医療の要である幹細胞培養技術の新戦略として、樹木糖鎖のセロオリゴ糖や生理機能糖のキトオリゴ糖で界面ナノ構造を制御した糖鎖集積バイオインターフェースによる細胞培養を試みた。最終年度は、マウス筋芽細胞C2C12の“分化誘導血清を用いない”細胞融合を検討した。
具体的には、糖鎖薄膜のマイクロパターン化が細胞培養特性に与える影響について、筋形成時の遺伝子発現挙動を詳細に解析した。Myosin heavy chain(MyHC)アイソフォームの遺伝子発現に着目し、マイクロパターン化糖鎖薄膜を用いることで、培養3~5日後にMyHC-2aの発現量依存的な細胞融合の開始が認められた。培養7日後には筋芽細胞同士の融合が起こり、筋管細胞への分化に成功した。この現象は、分化誘導血清を含まない培養条件においても観察されたことから、GlcNAc6集積薄膜が培養細胞の細胞融合に直接働きかける、極めてユニークなバイオ界面効果を見出した。
さらに、筋形成関連遺伝子と細胞接着性タンパク質のアクチンフィラメントの発現挙動を検証した。GlcNAc6集積薄膜では、筋組織特異的遺伝子MyoDの発現が培養初期に上昇し、増殖後は低下した。それと同時にMyogeninの発現が上昇し、アクチンフィラメントの明瞭な配列が起こり、グルコースの取り込みに関与するGLUT4の発現も上昇したことから、筋収縮等が活発になっていることが認められた。これらの結果から、分化誘導血清を含まない培養条件でも、GlcNAc6集積薄膜が筋芽細胞の筋組織への分化誘導と筋管細胞の成熟に関与することを明らかにした。
本研究により、生体外での動物細胞培養におけるオリゴ糖鎖の界面集積構造の重要性が実証された。本成果は、幹細胞の多分化能と自己複製能をマテリアルが制御する未踏領域「グライコナノアーキテクトニクス」の研究基盤の構築につながる成果である。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (16 results)

All 2017 2016 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 3 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] セルロースのナノ構造特性に着目したマテリアル機能の創発2017

    • Author(s)
      北岡卓也
    • Journal Title

      応用物理

      Volume: 86 Pages: 117-121

  • [Journal Article] Spatial geometries of self-assembled chitohexaose monolayers regulate myoblast fusion2016

    • Author(s)
      Poosala P., Ichinose H., Kitaoka T.
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 17(686) Pages: 1-16

    • DOI

      10.3390/ijms17050686

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Heterologous expression of fungal cytochromes P450 (CYP5136A1 and CYP5136A3) from the white-rot basidiomycete Phanerochaete chrysosporium: functionalization with cytochrome b5 in Escherichia coli2016

    • Author(s)
      Hatakeyama M., Kitaoka T., Ichinose H.
    • Journal Title

      Enzyme and Microbial Technology

      Volume: 89 Pages: 7-14

    • DOI

      10.1016/j.enzmictec.2016.03.004

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ナノセルロースの構造が決め手の触媒機能創発2017

    • Author(s)
      北岡卓也
    • Organizer
      第39回バイオマスイノベーション研究会
    • Place of Presentation
      大阪大学中之島センター(大阪市北区)
    • Year and Date
      2017-03-22 – 2017-03-22
    • Invited
  • [Presentation] 担子菌シトクロムP450の異種発現が及ぼす酵母の代謝物変動2017

    • Author(s)
      熊丸さち、一瀬博文、北岡卓也
    • Organizer
      第67回日本木材学会大会(福岡大会)
    • Place of Presentation
      アクロス福岡(福岡市中央区)
    • Year and Date
      2017-03-17 – 2017-03-19
  • [Presentation] 木材腐朽菌Phanerochaete chrysosporiumが有するセスキテルペン合成酵素の多様性2017

    • Author(s)
      筌場将太、一瀬博文、北岡卓也
    • Organizer
      第67回日本木材学会大会(福岡大会)
    • Place of Presentation
      アクロス福岡(福岡市中央区)
    • Year and Date
      2017-03-17 – 2017-03-19
  • [Presentation] Biomaterials and Catalysts2016

    • Author(s)
      Kitaoka T.
    • Organizer
      Academic Seminar at Kasetsart University
    • Place of Presentation
      Bangkok, Thailand
    • Year and Date
      2016-12-01 – 2016-12-01
    • Invited
  • [Presentation] Preparation of Cellulose Nanofibers from Wood/Non-wood Resources by TEMPO-mediated Oxidation2016

    • Author(s)
      Chuensangjun Chaniga, Kitaoka Takuya, Sirisansaneeyakul Sarote
    • Organizer
      28th Annual Meeting of the Thai Society for Biotechnology and International Conference (TSB2016)
    • Place of Presentation
      Chiang Mai, Thailand
    • Year and Date
      2016-11-28 – 2016-11-30
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Diversity of sesquiterpene synthase from the white-rot basidiomycete Phanerochaete chrysosporium2016

    • Author(s)
      Ukeba S., Kitaoka T., Ichinose H.
    • Organizer
      22nd Symposium of Young Asian Biological Engineers' Community
    • Place of Presentation
      Miyazaki, Japan
    • Year and Date
      2016-10-27 – 2016-10-29
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 白色腐朽菌Phanerochaete chrysosporiumが有するセスキテルペン合成酵素の同定および機能解析2016

    • Author(s)
      筌場将太、北岡卓也、一瀬博文
    • Organizer
      第68回日本生物工学会大会
    • Place of Presentation
      富山国際会議場(富山市)
    • Year and Date
      2016-09-28 – 2016-09-30
  • [Presentation] シトクロムP450 BM3と補酵素再生系の近接配置による酵素反応2016

    • Author(s)
      畠山真由美、野北昂志、北岡卓也、一瀬博文
    • Organizer
      第68回日本生物工学会大会
    • Place of Presentation
      富山国際会議場(富山市)
    • Year and Date
      2016-09-28 – 2016-09-30
  • [Presentation] ナノセルロースのアイデンティティ2016

    • Author(s)
      北岡卓也
    • Organizer
      京都グリーンケミカル・ネットワーク第7回勉強会「セルロースナノファイバー最前線セミナー」
    • Place of Presentation
      京都市成長産業創造センター(京都市伏見区)
    • Year and Date
      2016-09-21 – 2016-09-21
    • Invited
  • [Presentation] 表面カルボキシ化多糖ナノファイバーを用いたECM模倣基材による神経幹細胞の培養挙動2016

    • Author(s)
      行光沙織、北岡卓也
    • Organizer
      第23回日本木材学会九州支部大会
    • Place of Presentation
      鹿児島大学(鹿児島市)
    • Year and Date
      2016-09-12 – 2016-09-13
  • [Presentation] Heterologous expression and functionalization of fungal cytochromes P450 (CYP5136A1 and CYP5136A3) in Escherichia coli2016

    • Author(s)
      Hatakeyama M., Kitaoka T., Ichinose H.
    • Organizer
      13th International Symposium on Cytochrome P450 Biodiversity and Biotechnology
    • Place of Presentation
      Vancouver, Canada
    • Year and Date
      2016-07-22 – 2016-07-26
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 担子菌由来シトクロムP450 (CYP5136A1, CYP5136A3) の異種発現およびシトクロムb5による機能発現2016

    • Author(s)
      畠山真由美、北岡卓也、一瀬博文
    • Organizer
      第16回日本蛋白質科学会年会
    • Place of Presentation
      福岡国際会議場(福岡市博多区)
    • Year and Date
      2016-06-07 – 2016-06-09
  • [Remarks] 生物資源化学研究室ホームページ

    • URL

      http://bm.wood.agr.kyushu-u.ac.jp/

URL: 

Published: 2018-01-16  

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