多点の弱い相互作用を利用した分子／細胞の制御

• 研究領域: ナノメディシン分子科学
• 研究課題/領域番号: 23107008
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 岩田 博夫 京都大学, 再生医科学研究所, 名誉教授 (30160120)
• 研究分担者: 岡本 行広 大阪大学, 基礎工学研究科, 講師 (50503918) ; 北村 成史 京都大学, 再生医科学研究所, 研究員 (50624912) ; 有馬 祐介 京都大学, 再生医科学研究所, 助教 (90402792)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 97,370千円 (直接経費: 74,900千円、間接経費: 22,470千円); 2015年度: 19,240千円 (直接経費: 14,800千円、間接経費: 4,440千円); 2014年度: 18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円); 2013年度: 17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円); 2012年度: 20,150千円 (直接経費: 15,500千円、間接経費: 4,650千円); 2011年度: 22,230千円 (直接経費: 17,100千円、間接経費: 5,130千円)
• キーワード: 細胞 / 単鎖DNA / リン脂質 / 細胞表面修飾 / 分子間相互作用 / 細胞配置 / 生体応答 / 細胞凝集体 / 相互作用 / 配置 / 脂質 / 相補対形成 / Pottsモデル / PEG

研究成果の概要

単鎖DNA-ポリエチレングリコール-脂質（ssDNA-PEG-脂質）を細胞表面の修飾材料として用い，細胞表面でのDNA相補対形成を介して細胞機能を工学的に操作することを試みた。
１）抗酸化剤の固定化による再灌流障害の低減，磁性ナノ粒子の固定化による移植細胞のMRI観察など，現在の医療で求められている課題の解決に本手法が有用であることを示した。
２）DNA配列設計の多様性を利用し，3次元の生分解性足場材料上に接着する細胞の配置さらには接着・脱着の時間制御を実現し，再生医療の発展に必要な基盤技術を確立した。

研究成果

• [雑誌論文] Electrophoretic Separation Method for Membrane Pore Forming Proteins in Multilayer Lipid Membranes (2016)
  • 著者名/発表者名: Yukihiro Okamoto, Yusuke Tsujimoto, Hiroshi Umakoshi
  • 雑誌名: Electrophoresis 巻: 37 号: 5-6 ページ: 762-768
  • DOI: 10.1002/elps.201500567
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Development of in situ cell surface modification for surface enhanced Raman analysis of cell membrane. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yukihiro Okamoto, Takumi Ikeda, Keishi Suga, Hiroshi Umakoshi.
  • 雑誌名: Chem. Lett. 巻: in press
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] DNA－ポリエチレングリコール－脂質複合体を用いた細胞表面修飾 (2016)
  • 著者名/発表者名: 有馬 祐介
  • 雑誌名: 表面科学 巻: accepted
  • NAID: 130005154322
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Preferential adsorption of cell adhesive proteins from complex media on self-assembled monolayers and its effect on subsequent cell adhesion. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Arima , Hiroo Iwata
  • 雑誌名: Acta Biomater. 巻: 26 ページ: 72-81
  • DOI: 10.1016/j.actbio.2015.08.033
  • NAID: 120005690161
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Interaction between cells and poly(ethylene glycol)-lipid conjugates. (2015)
  • 著者名/発表者名: Toru Itagaki, Yusuke Arima, Rei Kuwabara, Narufumi Kitamura, Hiroo Iwata
  • 雑誌名: Colloids Surf. B Biointerfaces 巻: 135 ページ: 765-773
  • DOI: 10.1016/j.colsurfb.2015.08.014
  • NAID: 120005672579
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Optimization of surface-immobilized extracellular matrices for the proliferation of neural progenitor cells derived from induced pluripotent stem cells. (2015)
  • 著者名/発表者名: Takashi Komura, Koichi Kato, Shuhei Konagaya, Tadashi Nakaji-Hirabayashi, Hiroo Iwata
  • 雑誌名: Biotechnol Bioeng. 巻: 112 号: 11 ページ: 2388-2396
  • DOI: 10.1002/bit.25636
  • NAID: 120005690162
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Maturation of human iPS cell-derived dopamine neuron precursors in alginate-Ca2+ hydrogel. (2015)
  • 著者名/発表者名: Mitsue Komatsu, Shuhei Konagaya, Edgar Yuji Egawa, Hiroo Iwata
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta 巻: 1850 号: 9 ページ: 1669-1675
  • DOI: 10.1016/j.bbagen.2015.04.011
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A DNA hybridization system for labeling of neural stem cells with SPIO nanoparticles for MRI monitoring post-transplantation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Edgar Yuji Egawa, Narufumi Kitamura, Ryusuke Nakai, Yusuke Arima, Hiroo Iwata
  • 雑誌名: Biomaterials 巻: 54 ページ: 158-167
  • DOI: 10.1016/j.biomaterials.2015.03.017
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cell patterning on polylactic acid through surface-tethered oligonucleotides. Acta Biomaterialia. (2015)
  • 著者名/発表者名: Matsui,T., Arima, Y,. Takemoto, N. Iwata, H.
  • 雑誌名: Acta Biomaterialia. 巻: 13 ページ: 32-41
  • DOI: 10.1016/j.actbio.2014.11.011
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Sequence-specific nuclease-mediated release of cells tethered by oligonucleotide phospholipids. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hoffecker, I. T., Takemoto, N., Arima, Y., Iwata, H.
  • 雑誌名: Biomaterials 巻: 53 ページ: 318-329
  • DOI: 10.1016/j.biomaterials.2015.02.059
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Introduction of Antioxidant-loaded Liposomes into Endothelial Cell Surfaces through DNA Hybridization. (2014)
  • 著者名/発表者名: Sho Deno, Naohiro Takemoto, and Hiroo Iwata
  • 雑誌名: Bioorganic & Medicinal Chemistry 巻: 22 号: 1 ページ: 350-357
  • DOI: 10.1016/j.bmc.2013.11.023
  • 査読あり
• [雑誌論文] Labeling of islet cells with iron oxide nanoparticles through DNA hybridization for highly sensitive detection by MRI. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kitamura, N., Nakai, R., Kohda, H., Furuta-Okamoto, K., Iwata, H
  • 雑誌名: Bioorg. Med. Chem. 巻: 21 号: 22 ページ: 7175-7181
  • DOI: 10.1016/j.bmc.2013.08.063
  • 査読あり
• [雑誌論文] Immobilization of Sertoli cells on Islets of Langerhans (2013)
  • 著者名/発表者名: Naohiro Takenoio, YUji Termura, Hiroo Iwata
  • 雑誌名: Biomaterials Science 巻: 1 号: 3 ページ: 315-321
  • DOI: 10.1039/c2bm00048b
  • 査読あり
• [雑誌論文] Long term culture of cells patterned on glass via membrane-tethered oligonucleotides. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sakurai, K., Hoffecker, I.T., Iwata, H.
  • 雑誌名: Biomaterials 巻: 34(2) 号: 2 ページ: 361-370
  • DOI: 10.1016/j.biomaterials.2012.09.080
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polymeric materials for surface modification of living cells. (2013)
  • 著者名/発表者名: Teramura, Y., Chen H., Takemoto, N., Sakurai, K., Iwata, H.
  • 雑誌名: Polymeric Biomaterialｓ 巻: 2 ページ: 273-286
  • DOI: 10.1201/b13758-11
  • ISBN: 9780429142390
  • 査読あり
• [雑誌論文] Graphene Forest Devices as Cell Scaffolds. (2012)
  • 著者名/発表者名: Okamoto Y., Watanabe H., Kubo K., Kondo H., Kaji N., Tokeshi M., Hori M., Baba Y.
  • 雑誌名: The 16th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (TAS 2012) 巻: 1 ページ: 1633-1635
  • 査読あり
• [学会発表] Development of DNA and/or RNA extraction method from single cell (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Okamoto
  • 学会等名: PITTCON 2016 Conference & Expo
  • 発表場所: Georgia World Congress Center （Georgia, USA)
  • 年月日: 2016-03-10
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Recruitment and exclusion of DNA tethered to model cell membrane upon DNA-mediated cell attachment. (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Arima, H. Iwata
  • 学会等名: The 7th Taiwan-Japan Symposium on Nanomedicine (2016.1.21-22, Kyoto)
  • 発表場所: 京都大学国際科学イノベーション棟 シンポジウムホール（京都市左京区）
  • 年月日: 2016-01-21
  • 国際学会
• [学会発表] Recruitment of DNA tethered to lipid bilayer upon DNA-mediated cell-cell attachment. (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Arima, H. Iwata
  • 学会等名: 9th International Symposium on Nanomedicine
  • 発表場所: 三重大学三翠ホール（三重県津市）
  • 年月日: 2015-12-10
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 単鎖DNA－ポリエチレングリコール－脂質複合体を用いた細胞表面工学とその応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 有馬祐介，岩田博夫
  • 学会等名: BMB2015（第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会 合同大会）
  • 発表場所: 神戸国際会議場（神戸市中央区）
  • 年月日: 2015-12-02
  • 招待講演
• [学会発表] 単鎖DNA－ポリエチレングリコール－脂質複合体を用いた細胞表面工学と支持脂質二分子膜によるモデル化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 有馬祐介，岩田博夫
  • 学会等名: 2015年真空・表面科学合同講演会
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2015-12-01
  • 招待講演
• [学会発表] タグ配列を利用した細胞膜表面への遺伝子組み換えタンパクの固定化． (2015)
  • 著者名/発表者名: 平居佑亮，有馬祐介，岩田博夫
  • 学会等名: 第4回日本バイオマテリアル学会北陸若手研究発表会
  • 発表場所: 石川ハイテク交流センター（石川県能美市）
  • 年月日: 2015-11-30
• [学会発表] 単鎖DNA‐ポリエチレングリコール脂質による細胞間接着のモデル化. (2015)
  • 著者名/発表者名: 有馬祐介，岩田博夫
  • 学会等名: 第37回日本バイオマテリアル学会大会
  • 発表場所: 京都テルサ（京都市南区）
  • 年月日: 2015-11-09
• [学会発表] ポリエチレングリコール-脂質を用いた細胞表面への遺伝子組み換えタンパクの固定化． (2015)
  • 著者名/発表者名: 平居佑亮，有馬祐介，岩田博夫
  • 学会等名: 第37回日本バイオマテリアル学会大会
  • 発表場所: 京都テルサ（京都市南区）
  • 年月日: 2015-11-09
• [学会発表] 塩基長の異なる単鎖DNA-ポリエチレングリコール-脂質による胞間接着. (2015)
  • 著者名/発表者名: 松岡洋佑，有馬祐介，岩田博夫
  • 学会等名: 第37回日本バイオマテリアル学会大会
  • 発表場所: 京都テルサ（京都市南区）
  • 年月日: 2015-11-09
• [学会発表] 生体分子の分離分析の高性能化を目指して (2015)
  • 著者名/発表者名: 岡本行広
  • 学会等名: 日本分析化学会近畿支部, 異分野融合による新規分離分析法の創成のための若手講演会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス（大阪府豊中市）
  • 年月日: 2015-11-07
  • 招待講演
• [学会発表] 細胞表面工学による細胞-材料間および細胞-細胞間相互作用の制御とその解析． (2015)
  • 著者名/発表者名: 有馬祐介
  • 学会等名: 新学術領域研究「ナノメディシン分子科学」＋「超高速バイオアセンブラ」合同若手会
  • 発表場所: 不死王閣（大阪府池田市）
  • 年月日: 2015-10-31
• [学会発表] 単鎖DNA-ポリエチレングリコール-脂質を用いた細胞接着制御とその細胞膜上での挙動 (2015)
  • 著者名/発表者名: 有馬祐介，岩田博夫
  • 学会等名: 第64回高分子討論会
  • 発表場所: 東北大学川内キャンパス（仙台市青葉区）
  • 年月日: 2015-09-15
• [学会発表] ポリエチレングリコール-脂質複合体を用いた細胞膜表面へのヒスチジン-タグタンパクの固定化． (2015)
  • 著者名/発表者名: 平居佑亮，有馬祐介，岩田博夫
  • 学会等名: 日本バイオマテリアル学会第10回関西若手研究発表会
  • 発表場所: 関西大学千里山キャンパス（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2015-08-05
• [学会発表] Cell attachment to supported lipid bilayer mediated by oligonucleotide-phospholipid conjugates. (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Arima, H. Iwata
  • 学会等名: E-MRS Spring Meeting
  • 発表場所: Lille Grand Parais（Lille, France)
  • 年月日: 2015-05-11
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] A DNA hybridization system for labeling of NSCs with SPIO for MRI monitoring post-transplantation (2015)
  • 著者名/発表者名: Edgar Yuji Egawa，北村成史，中井隆介，有馬祐介，岩田博夫
  • 学会等名: 第14回日本再生医療学会総会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（横浜市西区）
  • 年月日: 2015-03-19 – 2015-03-21
• [学会発表] モデル表面を用いた細胞－材料間および細胞－細胞間接着の解析． (2014)
  • 著者名/発表者名: 有馬祐介
  • 学会等名: 2014 KIPS 若手高分子シンポジウム
  • 発表場所: 京都大学桂ホール(京都市西京区）
  • 年月日: 2014-12-12
  • 招待講演
• [学会発表] Controlled cell attachment using oligonucleotide-poly(ethylene glycol)-lipid conjugates and their recruitment upon cell attachment. (2014)
  • 著者名/発表者名: Arima, Y., Iwata, H.
  • 学会等名: 8th International Symposium on Nanomedicine
  • 発表場所: 愛媛大学Nanka Memorial Hall(愛媛県松山市）
  • 年月日: 2014-12-04 – 2014-12-06
  • 招待講演
• [学会発表] 支持脂質二分子膜へ導入された単鎖DNA‐ポリエチレングリコール‐脂質による細胞接着とその局在状態． (2014)
  • 著者名/発表者名: 有馬祐介，岩田博夫
  • 学会等名: 第36回日本バイオマテリアル学会大会
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京都江戸川区）
  • 年月日: 2014-11-17 – 2014-11-18
• [学会発表] オリゴヌクレオチドを介したポリ乳酸上への細胞パターニング． (2014)
  • 著者名/発表者名: 松井利樹，有馬祐介，竹本直紘，岩田博夫
  • 学会等名: 第36回日本バイオマテリアル学会大会
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京都江戸川区）
  • 年月日: 2014-11-17 – 2014-11-18
• [学会発表] 脂質二分子膜上への細胞接着． (2014)
  • 著者名/発表者名: 岩田博夫，有馬祐介
  • 学会等名: 日本化学繊維研究所第72回講演会
  • 発表場所: 京都大学桂ホール(京都市西京区）
  • 年月日: 2014-11-11
• [学会発表] Cell adhesion to self-assembled monolayers and supported lipid bilayers for studying cell-substrate and cell-cell interaction. (2014)
  • 著者名/発表者名: Arima, Y., Iwata, H.
  • 学会等名: 7th World Congress on Preventive and Regenerative Medicine
  • 発表場所: Chientan Youth Activity Center（Taiwan、Taipei)
  • 年月日: 2014-11-05 – 2014-11-07
• [学会発表] Cells patterned on polylactic acid through surface tethered oligonucleotides. (2014)
  • 著者名/発表者名: Iwata H.
  • 学会等名: The 3rd International Symposium of Materials on Regenerative Medicine
  • 発表場所: Chang Gung University（Taiwan, Taipei )
  • 年月日: 2014-08-28
• [学会発表] オリゴヌクレオチド修飾によるポリ乳酸上への細胞パターニング (2014)
  • 著者名/発表者名: 松井利樹、有馬祐介、岩田博夫
  • 学会等名: 日本バイオマテリアル学会 第9回関西若手研究発表会
  • 発表場所: 京都大学船井哲良記念講堂（京都市西京区）
  • 年月日: 2014-08-05
• [学会発表] スターチ表面への細胞接着の特異的制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 平居佑亮，有馬祐介，岩田博夫
  • 学会等名: 第60回高分子研究発表会（神戸） 60周年記念講演会
  • 発表場所: 兵庫県民会館(神戸市中央区）
  • 年月日: 2014-07-24 – 2014-07-25
• [学会発表] Cell patterning on polylactic acid through surface tethered oligonucleotides. (2014)
  • 著者名/発表者名: Arima, Y., Matsui, T., Iwata, H.
  • 学会等名: The 2nd Japan-China Symposium on Nanomedicine
  • 発表場所: 広島大学 広仁会館(広島市南区）
  • 年月日: 2014-05-16 – 2014-05-17
  • 招待講演
• [学会発表] Development and evaluation of labeled islet cells using iron oxide nanoparticles and DNA hybridization. (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakai R, Kitamura N, Iwata H.
  • 学会等名: Joint Annual Meeting ISMRM & ESMRMB 2014
  • 発表場所: MiCo - Milano Congressi（Italy Milano)
  • 年月日: 2014-05-10 – 2014-05-16
• [学会発表] 膵島細胞と血管内皮細胞の共凝集塊の形成と塊内の細胞配置 (2013)
  • 著者名/発表者名: 北村成史，岩田博夫
  • 学会等名: 第62回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 国立京都国際会館（京都市左京区）
• [学会発表] Effect of surface functional group on adsorption of cell adhesive proteins and subsequent cell adhesion using self-assembled monolayers. (2013)
  • 著者名/発表者名: Arima, Y., Iwata, H.
  • 学会等名: International Symposium on Nanomedicine Molecular Science 2013 (NMMS2013)
  • 発表場所: 東京大学 山上ホール（東京都文京区）
• [学会発表] A DNA hybridization system for labeling and tracking of transplanted neural stem cells by MRI. (2013)
  • 著者名/発表者名: Egawa, E.Y., Kitamura, N., Nakai, R., Iwata, H.
  • 学会等名: 第35回 日本バイオマテリアル学会大会
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京都江戸川区）
• [学会発表] 単鎖DNA-PEG-脂質複合体を用いた血管内皮細胞内部への高効率なビタミンＥ送達法. (2013)
  • 著者名/発表者名: 出野 翔，竹本直紘，岩田博夫
  • 学会等名: 第62回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 国立京都国際会館（京都市左京区）
• [学会発表] 単鎖DNA-PEG-脂質複合体を用いた薬剤送達による再灌流障害の軽減. (2013)
  • 著者名/発表者名: 出野 翔，竹本直紘，岩田博夫
  • 学会等名: 第35回日本バイオマテリアル学会大会
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京都江戸川区）
• [学会発表] ポリエチレングリコール－脂質複合体と流動性の異なる脂質膜との相互作用． (2013)
  • 著者名/発表者名: 板垣 亮，岩田博夫
  • 学会等名: 第62回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 国立京都国際会館（京都市左京区）
• [学会発表] 脂質部の異なるポリエチレングリコール－脂質複合体と種々の細胞との相互作用． (2013)
  • 著者名/発表者名: 板垣 亮，岩田博夫
  • 学会等名: 第35回 日本バイオマテリアル学会大会
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京都江戸川区）
• [学会発表] Cell LEGO ‐細胞から組織を作る‐． (2013)
  • 著者名/発表者名: 岩田博夫
  • 学会等名: MEDTEC Japan 2013
  • 発表場所: 東京ビッグサイト（東京都江東区）
  • 招待講演
• [学会発表] Superior properties of Carbon nanowalls as cell scaffolds (2013)
  • 著者名/発表者名: Okamoto Y., Watanabe H., Kubo K., Kondo H., Kaji N., Tokeshi M., Hori M., Baba Y.
  • 学会等名: ISPLASMA 2013
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス（名古屋市）
• [学会発表] Cell Adhesive (2012)
  • 著者名/発表者名: H.Iwata
  • 学会等名: The 3rd Taiwan-Japan Symposium on Nanomedicine
  • 発表場所: 京都市国際交流会館(京都府)
  • 年月日: 2012-03-08
• [学会発表] Transplantation of co - aggregates of dissociated islet cells and Sertoli cells to treat type 1 diabetes in mice. (2012)
  • 著者名/発表者名: Takemoto N., Liu X., Takii K., Iwata H.
  • 学会等名: 3rd TERMIS (Tissue Engineering and Regenerative Medicine) World Congress
  • 発表場所: Hofburg Congress Center(Austria)
• [学会発表] 単鎖DNA－ポリエチレングリコール－脂質複合体を用いた抗酸化剤の血管内皮細胞への導入． (2012)
  • 著者名/発表者名: 出野 翔, 竹本直紘, 岩田博夫
  • 学会等名: 第58回高分子研究発表会
  • 発表場所: 兵庫県民会館（神戸市）
• [学会発表] 単鎖DNA－PEG－脂質複合体を用いた抗酸化剤送達による再灌流障害の軽減.
  • 著者名/発表者名: 出野 翔，竹本直紘，岩田博夫
  • 学会等名: 日本バイオマテリアル学会第8回関西若手研究発表会
  • 発表場所: 大阪大学銀杏会館（吹田市山田丘）
• [学会発表] 高分子による細胞表面の修飾と細胞の配置‐Cell LEGO‐．
  • 著者名/発表者名: 岩田博夫
  • 学会等名: 第51回関西バイオポリマー研究会
  • 発表場所: 京都工芸繊維大学（京都市左京区）
  • 招待講演
• [学会発表] Cell LEGO.
  • 著者名/発表者名: Iwata H.
  • 学会等名: Optical MEMS and Nanophotonics 2013
  • 発表場所: 金沢市文化ホール（金沢市高岡町）
  • 招待講演
• [学会発表] ポリエチレングリコール‐脂質複合体と細胞との相互作用．
  • 著者名/発表者名: 岩田博夫，板垣 亮，Hoffecker, I.T., 有馬祐介
  • 学会等名: 日本化学繊維研究所 第71回講演会
  • 発表場所: 京都大学桂キャンパス・桂ホール（京都市西京区）
• [学会発表] 高分子による細胞表面の修飾と細胞の配置‐Cell LEGO‐．
  • 著者名/発表者名: 岩田博夫
  • 学会等名: 平成25年度第1回次世代バイオナノ研究会「幹細胞研究と再生医療」
  • 発表場所: ナレッジキャピタル（大阪市北区）
  • 招待講演