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ナノ制御された細胞認識素子の設計と生体計測・組織工学への展開

研究課題

研究課題/領域番号 15100008
研究種目

基盤研究(S)

配分区分補助金
研究分野 医用生体工学・生体材料学
研究機関東京工業大学

研究代表者

赤池 敏宏  東京工業大学, 大学院生命理工学研究科, 教授 (30101207)

研究分担者 渡辺 敏行  東京農工大学, 大学院共生科学技術研究部, 教授 (10210923)
原田 伊知郎  東京工業大学, 大学院生命理工学研究科, 助手 (00361759)
研究期間 (年度) 2003 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
120,510千円 (直接経費: 92,700千円、間接経費: 27,810千円)
2006年度: 17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2005年度: 31,590千円 (直接経費: 24,300千円、間接経費: 7,290千円)
2004年度: 28,080千円 (直接経費: 21,600千円、間接経費: 6,480千円)
2003年度: 43,290千円 (直接経費: 33,300千円、間接経費: 9,990千円)
キーワード再生医療 / 組織工学 / 細胞外マトリクス / 細胞認識 / ナノプローブ / 遺伝子工学 / ナノミセル / 微細加工技術 / 細胞外マトリックス / 肝細胞 / ナノ粒子 / マトリクスデバイス / 光重合 / 2光子吸収 / 2光子励起重合 / Computer-Aided Matrix Biology(CAMB) / ナノファイバー / 二光子励起法 / 細胞認識ナノ素子 / パターニング基質 / アレイ状ポストゲル / 細胞培養 / 動画解析システム / 再生医工学 / ナノ微細加工
研究概要

本研究の目的は細胞認識性ナノプローブを新たに設計し細胞の動態計測や機能制御素子として用いることで細胞微小環境の制御を実現することであった。本課題の中心的テーマは細胞の足場となるマトリックスの空間的・時間的情報伝達の制御を目標とすることである。その具体的な方法として、本研究における第一の研究課題である細胞認識性分子の設計においては、遺伝子組換え法を駆使して固相化の容易な各種サイトカインや細胞間接着分子であるカドヘリンファミリー等を表面アンカリング型キメラタンパク質への変換することにより、通常の接着分子であるインテグリンに依存しない新規機能性マトリックスの設計・作製に成功した。その結果、目的の細胞を特異的に認識するリガンド分子の導入により、特異的な認識能と、医薬品や遺伝子、siRNA、タンパク質などをコントロールリリースできるキメラタンパク質の設計に成功した。
次に、固定化型サイトカインを直径1〜3μmのポリスチレン粒子に固定化し、EGF固定化型粒子によって細胞の走化性を特定の方向へ誘導することが出来ることが示された。さらに、その細胞の動的挙動を追従することができるようなシステムの確立も本プロジェクトの目標でありそのことが達成された。
また本テーマの最終目標としての、2光子励起法によって作製したフレーム上への細胞培養技術について検討を行うこと、さらにパターニング基質上に培養した細胞の挙動解析について達成された。新しい培養基質上の細胞は伸展・移動を活発に行い通常の培養条件と同様の生理活性を示すとともに細胞とECMの相互作用を動画解析システムによって解析することに成功した

報告書

(5件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (38件)

すべて 2007 2006 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (26件) 図書 (4件) 産業財産権 (1件) 文献書誌 (7件)

  • [雑誌論文] Embryonic undifferentiated cells show scattering activity on a surface coated with immobilized E-cadherin.2007

    • 著者名/発表者名
      Nagaoka, M., Ise, H., Harada, I., Koshimizu, U., Maruyama, A., Akaike, T
    • 雑誌名

      Biochem. Biophys. Res. Commun. (in press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Primary hepatocyte survival on non-integrin-recognizable matrices without the activation of Akt signaling.2007

    • 著者名/発表者名
      T.Hoshiba, H.Nagahara, C-S.Cho, Y.Tagawa, T.Akaike
    • 雑誌名

      Biomaterials 28

      ページ: 1093-1104

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A simple combined floating and anchored collagen gel for enhancing mechanical strength of culture system.2007

    • 著者名/発表者名
      I.Harada, T.Akaike
    • 雑誌名

      J. Biomed. Mater. Res. 80

      ページ: 123-130

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Embryonic undifferentiated cells show scattering activity on a surface coated with immobilized E-cadherin.2007

    • 著者名/発表者名
      Nagaoka, M., Ise, H., Harada, I., Koshimizu, U., Maruyama, A.Akaike, T
    • 雑誌名

      Biochem.Biophys.Res.Commun. (in press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A simple combined floating and anchored collagen gel for enhancing mechanical strength of culture system.2007

    • 著者名/発表者名
      I.Harada, Kim SG, Cho CS, Kurosawa K, T.Akaike
    • 雑誌名

      J.Biomed.Mater.Res. 80

      ページ: 123-30

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A simple combined floating and anchored collagen gel for enhancing mechanical strength of culture system.2007

    • 著者名/発表者名
      I.Harada, T.Akaike
    • 雑誌名

      J. Biomed. Mater. Res. A. 80

      ページ: 123-30

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Primary hepatocyte survival on non-integrin-recognizable matrices without the activation of Akt signaling.2007

    • 著者名/発表者名
      T.Hoshiba, H.Nagahara, C-S.Cho, Y.Tagawa, T.Akaike
    • 雑誌名

      Biomaterials. 28

      ページ: 1093-1104

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Effect of photo-immobilization of epidermal growth factor on the cellular behaviors.2006

    • 著者名/発表者名
      K.Ogiwara, M.Nagaoka, C-S.Cho, T.Akaike
    • 雑誌名

      Biochem. Biophys. Res. Commun. 345

      ページ: 255-259

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] E-cadherin-coated plates maintain pluripotent ES cells without colony formation.2006

    • 著者名/発表者名
      M.Nagaoka, U.Koshimizu, S.Yuasa, F.Hattori, H.Chen, T.Tanaka, M.Okabe, K.Fukuda, T.Akaike
    • 雑誌名

      PLoS ONE 1

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Effect of photo-immobilization of epidermal growth factor on the cellular behaviors.2006

    • 著者名/発表者名
      K.Ogiwara, M.Nagaoka, C-S.Cho, T.Akaike
    • 雑誌名

      Biochem.Biophys.Res.Commun. 345

      ページ: 255-259

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Surface functionalization of inorganic nano-crystals with fibronectin and E-cadherin chimera synergistically accelerates trans-gene delivery into embryonic stem cells.2006

    • 著者名/発表者名
      K.Kutsuzawa, E.H.Chowdhury, M.Nagaoka, K.Maruyama, Y.Akiyama, T.Akaike
    • 雑誌名

      Biochem. Biophys. Res. Commun. 350

      ページ: 514-520

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Epidermal growth factor signaling for matrix-dependent cell proliferation and differentiation in primary cultured hepatocyte.2006

    • 著者名/発表者名
      S-H.Kim, T.Akaike
    • 雑誌名

      Tissue Engineering 13

      ページ: 601-609

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] E-cadherin-coated plates maintain pluripotent ES cells without colony formation.2006

    • 著者名/発表者名
      M.Nagaoka, U.Koshimizu, S.Yuasa, F.Hattori, H.Chen, T.Tanaka, M.Okabe, K.Fukuda, T.Akaike
    • 雑誌名

      PLoS ONE 1,

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Fabrication of elastic substrates for tissue engineering by two-photon initiated polymerization2005

    • 著者名/発表者名
      Kimura N., Watanabe T., Totani K., Oguni A., Harada I., Akaike T.
    • 雑誌名

      Nonlinear Optics, Quantum Optics 34

      ページ: 203-206

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Adsorption behaviors of poly(N-p-vinylbenzyl-4-o-b-d-galactopyranosyl-[1→4]-d-gluconamide) by quartz-crystal microbalance.2005

    • 著者名/発表者名
      Takei R., Seo S.J., Cho C.S, Okahata Y., Akaike T.
    • 雑誌名

      Colloids and Surfaces B : Biointerfaces, 42

      ページ: 137-140

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] A Bio-Recognition Device Developed Onto Nano-Crystals of Carbonate Apatite for Cell-Targeted Gene Delivery.2005

    • 著者名/発表者名
      Chowdhury E.H., Akaike T.
    • 雑誌名

      Biotechnology and Bioengineering 90

      ページ: 414-419

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Albumin and urea production by hepatocytes cultured on extracellular matrix proteins-conjugated poly(vinyl alcohol) membranes2005

    • 著者名/発表者名
      Higuchi A., Kurihara M., Kobayashi K., Cho C-S., Akaike T., Hara
    • 雑誌名

      J.Biomater.Sci.Polymer Edn. 16

      ページ: 847-860

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Hepatocyte Adhesion on a Poly [N-p-vinylbenzyl-4-O-b-D-galactopyranosyl-D-glucoamide]-Coated Poly(L-lactic acid )Surface.2005

    • 著者名/発表者名
      Lee J.S., Kim S.H., Kim Y.J., Akaike T., Kim S.C
    • 雑誌名

      Biomacromolecules 6

      ページ: 1906-1911

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Mammalian integrin-targeted gene delivery : A common approach for advanced viral and non-viral vectors.2005

    • 著者名/発表者名
      Chowdhury E.H., Akaike T.
    • 雑誌名

      Gene.Ther.Mol.Biol. 9

      ページ: 431-444

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Fabrication of Elastic Substrates for Tissue Engineering by Two-Photon Initiated Polymerization.2005

    • 著者名/発表者名
      Kimura T, Watanabe T, Totani K, Oguni A, Harada I, Akaike T.
    • 雑誌名

      Nonlinear Optics, Quantum Optics. 34

      ページ: 203-206

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Hepatocyte behavior on synthetic glycopolymer matrix : inhibitory effect of receptor-ligand binding on hepatocyte spreading.2005

    • 著者名/発表者名
      S-H.Kim, T.Hoshiba, T.Akaike
    • 雑誌名

      Biomaterials 25

      ページ: 1813-1823

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] High-efficiency gene delivery for expression in mammalian cells by nanoprecipitates of Ca-Mg phosphate.2004

    • 著者名/発表者名
      E.H.Chowdhury, M.Kunou, M.Nagaoka, A.K.Kundu, T.Hoshiba, T.Akaike
    • 雑誌名

      Gene 341

      ページ: 77-82

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Xyloglucan as a synthetic extracellular matrix for hepatocyte attachment.2004

    • 著者名/発表者名
      S.J.Seo, I-K.Park, M-K.Yoo, M.Shirakawa, T.Akaike, C.S.Cho
    • 雑誌名

      J.Biomater.Sci.Polymer Edn. 15

      ページ: 1375-1387

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Effective Hepatocyte Transplantation Using Rat Hepatocytes with Low Asialoglycoprotein Receptor Expression.2004

    • 著者名/発表者名
      H.Ise, T.Nikaido, N.Negishi, N.Sugihara, F.Suzuki, T.Akaike, U.Ikeda
    • 雑誌名

      Am.J.Pathol. 165

      ページ: 501-510

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Synthesis and their Two-Photon Absorption Measurement of Novel Push-Pull Fluorophores2004

    • 著者名/発表者名
      Y.Lu, F.Hasegawa, Y.Kawazu, K.Totani, T.Watanabe
    • 雑誌名

      J.Lumin. 110

      ページ: 1-10

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Highly efficient two-photon initiated polymerization in solvent by using novel two-photon chromophore and co-initiators2004

    • 著者名/発表者名
      Y.Lu, F.Hasegawa, S.Ohkuma, T.Goto, S.Fukuhara, Y.Kawazu, K.Totani, T.Yamashita, T.Watanabe
    • 雑誌名

      J.Mater.Chem. 14(9)

      ページ: 1391-1395

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [図書] 再生医療の基礎シリーズ4 再生医療のためのバイオエンジニアリング2007

    • 著者名/発表者名
      赤池敏宏
    • 総ページ数
      226
    • 出版者
      コロナ社
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [図書] 再生医療の基礎シリーズ4 再生医療のためのバイオエンジニアリング2006

    • 著者名/発表者名
      赤池敏宏
    • 総ページ数
      222
    • 出版者
      コロナ社
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [図書] バイオテクノロジー教科書シリーズ122005

    • 著者名/発表者名
      赤池敏宏
    • 総ページ数
      173
    • 出版者
      コロナ社
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [図書] 材料表面修飾とティッシュエンジニアリング:キメラタンパク質を用いた細胞接着応答の制御 ティッシュエンジニアリング20052005

    • 著者名/発表者名
      荻原一隆, 長岡正人, 赤池敏宏
    • 出版者
      日本医学館
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [産業財産権] 物質導入担体、物質導入方法及び物質導入用キット2005

    • 発明者名
      赤池 敏宏, Choudhury Fatema
    • 権利者名
      東京工業大学
    • 出願年月日
      2005-08-31
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [文献書誌] S-H.Kim, T.Hoshiba, T.Akaike: "Effect of carbohydrates attached to polystyrene on hepatocyte morphology on sugar-derivatized polystyrene matrices"J.Biomed.Mater.Res.. 67A. 1351-1359 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] E.H.Chowdhury, T.Sasagawa, M.Nagaoka, A.K.Kundu, T.Akaike: "Transfecting mammalian cells by DNA/calcium phosphate precipitates : Effect of temperature and pH on precipitation"Analytical Biochemistry. 314. 316-318 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] M.Nagaoka, T.Akaike: "Single amino acid substitution in the mouse IgGl Fc region induces drastic enhancement of the affinity to protein A"Protein Engineering. 16. 243-245 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] S.Hernandez, H.Miura, M.Beristain, T.Ogawa, T.Watanabe, S.Miyata: "Novel Diacetylene-containing Polymers for Second order NLO Applications : Effect of Main chains and Structure Property Relationships"Macromolecular Symp.. 192. 123-133 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] S-H.Kim, J-H.Kim, T.Akaike: "Regulation of cell adhesion signaling by synthetic glycoppolymer matrix in primary cultured hepatocyte"FEBS Letters. 553. 433-439 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Lu, F.Hasegawa, T.Goto, S.Ohokuma, S.Fukuhara, Y.Kawazu, K.Totani, T.Yamashita, T.Watanabe: "Highly Sensitive Two-photon Chromophores Applied to Three Dimensional Lithographic Microfabricalion : Design Synthesis and Characterization Towards Two Photon Absorption Cross Section"J.Mater.Chem.. 14(1). 75-80 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 赤池敏宏: "日本産業の推進力「先端技術」『再生医療と人工臓器』"一橋フォーラム. 54 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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