幹細胞マイクロアレイの作製と分化誘導物質の高速スクリーニングへの応用

• Project/Area Number: 14658288
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Biomedical engineering/Biological material science
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 加藤 功一 京都大学, 再生医科学研究所, 助教授 (50283875)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岩田 博夫 京都大学, 再生医科学研究所, 教授 (30160120)
• Project Period (FY): 2002 – 2003
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2003)
• Budget Amount: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000); Fiscal Year 2003: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000); Fiscal Year 2002: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
• Keywords: 神経幹細胞 / 細胞外マトリックス / 細胞増殖因子 / 細胞マイクロアレイ / 組織工学用材料 / 微細加工 / 中枢神経再生 / 幹細胞分化 / ハイスループットスクリーニング / 幹細胞 / 分化誘導 / レポーターアッセイ / 自己組織化単分子膜 / マイクロパターン化 / 再生医療

Research Abstract

幹細胞を利用した再生医療の実現には、幹細胞から目的とする細胞への分化を制御する技術が不可欠である。本研究では、幹細胞の分化を効率よく誘導できる各種のタンパク質(細胞外マトリックスタンパク質、細胞増殖因子、神経成長因子など)やそれらを担持した各種の人工細胞外マトリックスを迅速にスクリーニングするための新しい手法の開発を目指した。最終年度である平成15年度は、これまでに築いてきた細胞マイクロアレイの作製技術およびアレイ上での細胞の分化培養技術を利用して、神経幹細胞の分化について調べるとともに、迅速スクリーニング法としての可能性を調査した。
マイクロアレイの作製には、アルカンチオール自己組織化単分子膜の光パターニング法を用いた。各種の細胞外マトリックスタンパク質や細胞増殖因子およびそれらの混合物をそれぞれ独立したスポット上に固定し、そのアレイ上でラット神経幹細胞の培養を行った。各種の細胞外マトリックスを固定したアレイを用いることで神経幹細胞の接着性を簡便に評価することができた。また、各種の細胞増殖因子と細胞外マトリックスタンパクであるラミニンを共固定したスポットでは細胞増殖性に大きな差異が認められた。さらに、神経細胞の分化および未分化マーカーの免疫染色法を併用することで、ニューロンおよびグリアへの細胞分化を定性的に評価することができた。
以上のように、各種のタンパク質を2次元ディスプレイしたマイクロアレイを用いることで、表面に固相化された各種の因子が細胞の増殖や分化に及ぼす影響を迅速にパラレル分析することが可能になった。この手法によって、組織工学用材料の分子設計に関する研究が加速されるものと期待される。また同様な手法は、サイトカインや生理活性ペプチドのようなポリペプチドの機能を指標としたスクリーニングなど、幅広い応用の可能性を秘めている。