脊髄損傷治療のための活性酸素消去ポリマーの新規合成とその機能評価

• 研究課題/領域番号: 16K16398
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生体医工学・生体材料学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 吉冨 徹 東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (20585799)
• 研究協力者: 吉本 敬太郎 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 ; Zheng Hangyu 東京大学, 大学院総合文化研究科
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2017年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: ペプチドナノファイバー / 間葉系幹細胞 / 光学活性 / 酸化ストレス / 高分子ゲル / 細胞分化 / 再生医療 / 幹細胞移植 / 活性酸素 / ペプチドゲル / 細胞工学 / ポリエチレングリコール / 脊髄損傷 / バイオマテリアル / 生体適合性高分子材料 / 活性酸素消去剤 / 酸化ストレス障害

研究成果の概要

本研究では、L体とD体のアミノ酸からなるペプチドナノファイバーゲルに骨髄系の間葉系幹細胞を封入し、ゲル内での細胞の分化状態について調べた。その結果、幹細胞はL体のペプチドナノファイバーゲル内でよく増殖し、また細胞が伸展し、脂肪・神経・骨髄細胞への分化が起きやすいことを明らかにした。一方、D体のペプチドナノファイバーゲル内では、未分化状態が維持されやすいことを見出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究より、間葉系幹細胞の機能が足場材料の光学活性にも影響されることが明らかとなった。今後、再生医療向けの足場材料の開発が重要になってくることから、本研究成果は、今後の足場材料の設計において、非常に有用な知見となる。

研究成果

• [雑誌論文] Screening of DNA Signaling Aptamer from Multiple Candidates Obtained from SELEX with Next-generation Sequencing (2019)
  • 著者名/発表者名: YOSHITOMI Toru、WAYAMA Fumiya、KIMURA Keiko、WAKUI Koji、FURUSHO Hitoshi、YOSHIMOTO Keitaro
  • 雑誌名: Analytical Sciences 巻: 35 号: 1 ページ: 113-116
  • DOI: 10.2116/analsci.18SDN05
  • NAID: 130007554959
  • ISSN: 0910-6340, 1348-2246
  • 年月日: 2019-01-10
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] High Enrichment of Nucleobase-Modified Aptamers in Early Selection Rounds by Microbeads-Assisted Capillary Electrophoresis SELEX. (2019)
  • 著者名/発表者名: Koji Wakui, Akihito Abe, Toru Yoshitomi, Hitoshi Furusho, Keitaro Yoshimoto.
  • 雑誌名: Analytical Sciences 巻: 印刷中
  • NAID: 130007644236
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rapidly Neutralizable and Highly Anticoagulant Thrombin-Binding DNA Aptamer Discovered by MACE SELEX (2019)
  • 著者名/発表者名: Wakui Koji、Yoshitomi Toru、Yamaguchi Akane、Tsuchida Maho、Saito Shingo、Shibukawa Masami、Furusho Hitoshi、Yoshimoto Keitaro
  • 雑誌名: Molecular Therapy - Nucleic Acids 巻: 16 ページ: 348-359
  • DOI: 10.1016/j.omtn.2019.03.002
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Label-Free Rapid Separation and Enrichment of Bone Marrow-Derived Mesenchymal Stem Cells from a Heterogeneous Cell Mixture Using a Dielectrophoresis Device (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka Junya、Ohsugi Yu、Yoshitomi Toru、Yasukawa Tomoyuki、Sasaki Naoki、Yoshimoto Keitaro
  • 雑誌名: Sensors 巻: 18 号: 9 ページ: 3007-3007
  • DOI: 10.3390/s18093007
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Analysis of Chirality Effects on Stem Cell Fate Using Three-dimensional Fibrous Peptide Hydrogels. (2018)
  • 著者名/発表者名: Zheng, Hangyu., Toru Yoshitomi, Keitaro Yoshimoto
  • 雑誌名: ACS Applied Bio Materials. 巻: 1 号: 3 ページ: 538-543
  • DOI: 10.1021/acsabm.8b00123
  • 査読あり
• [雑誌論文] Estimation of G-quartet-forming guanines in parallel-type G-quadruplexes by optical spectroscopy measurements of their single-nucleobase substitution sequences (2018)
  • 著者名/発表者名: Maruyama Ryo、Makino Kurumi、Yoshitomi Toru、Yui Hiroharu、Furusho Hitoshi、Yoshimoto Keitaro
  • 雑誌名: The Analyst 巻: 143 号: 17 ページ: 4022-4026
  • DOI: 10.1039/c8an01131a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Noninvasive Fingerprinting-Based Tracking of Replicative Cellular Senescence Using a Colorimetric Polyion Complex Array (2018)
  • 著者名/発表者名: Tomita S, Nomoto H, Yoshitomi T, Iijima K, Hashizume M, Yoshimoto K
  • 雑誌名: Anal Chem 巻: 90(11) 号: 11 ページ: 6348-6352
  • DOI: 10.1021/acs.analchem.8b00795
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bone-targeting poly(ethylene sodium phosphate). (2017)
  • 著者名/発表者名: Iwasaki Y, Yokota A, Otaka A, Inoue N, Yamaguchi A, Yoshitomi T, Yoshimoto K, Neo M.
  • 雑誌名: Biomater Sci. 巻: 6 号: 1 ページ: 91-95
  • DOI: 10.1039/c7bm00930e
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel Synthesized Radical-Containing Nanoparticles Limit Infarct Size Following Ischemia and Reperfusion in Canine Hearts. (2017)
  • 著者名/発表者名: Asanuma H, Sanada S, Yoshitomi T, Sasaki H, Takahama H, Ihara M, Takahama H, Shinozaki Y, Mori H, Asakura M, Nakano A, Sugimachi M, Asano Y, Minamino T, Takashima S, Nagasaki Y, Kitakaze M.
  • 雑誌名: Cardiovasc Drugs Ther. 巻: 31 号: 5-6 ページ: 501-510
  • DOI: 10.1007/s10557-017-6758-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Prevention of UV-Induced Melanin Production by Accumulation of Redox Nanoparticles in the Epidermal Layer <i>via</i> Iontophoresis (2017)
  • 著者名/発表者名: Shiota K, Hama S, Yoshitomi T, Nagasaki Y, Kogure K.
  • 雑誌名: Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ＆ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ 巻: 40 号: 6 ページ: 941-944
  • DOI: 10.1248/bpb.b17-00155
  • NAID: 130005688066
  • ISSN: 0918-6158, 1347-5215
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Osteogenic Lineage Commitment of Adipose-Derived Stem Cells Is Predetermined by Three-Dimensional Cell Accumulation on Micropatterned Surface (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Furuhata, Toru Yoshitomi, Yuka Kikuchi, Miho Sakao, and Keitaro Yoshimoto
  • 雑誌名: Applied Materials and Interfaces 巻: 9 号: 11 ページ: 9339-9347
  • DOI: 10.1021/acsami.6b15688
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prevention of UV-induced Melanin Production by Accumulation of Redox Nanoparticles in the Epidermal Layer via Iontophoresis (2017)
  • 著者名/発表者名: Kanako Shiota, Susumu Hama, Toru Yoshitomi, Yukio Nagasaki, Kentaro Kogure
  • 雑誌名: Biological & Pharmaceutical Bulletin 巻: 印刷中
  • NAID: 130005688066
  • 査読あり
• [雑誌論文] Alternation of Gene Expression Levels in Mesenchymal Stem Cells by Applying Positive Dielectrophoresis (2016)
  • 著者名/発表者名: J. Yoshioka, T. Yoshitomi, T. Yasukawa, K. Yoshimoto
  • 雑誌名: Analytical Sciences 巻: 32 号: 11 ページ: 1213-1216
  • DOI: 10.2116/analsci.32.1213
  • NAID: 130005277931
  • ISSN: 0910-6340, 1348-2246
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Redox nanoparticle increases the chemotherapeutic efficiency of pioglitazone and suppresses its toxic side effects. (2016)
  • 著者名/発表者名: Thangavel S, Yoshitomi T, Sakharkar MK, Nagasaki Y.
  • 雑誌名: Biomaterials 巻: 99 ページ: 109-123
  • DOI: 10.1016/j.biomaterials.2016.05.001
  • 査読あり
• [学会発表] Chirality effects on stem cell behavior in three-dimensional nanofibrous peptide/polymer hybrid hydrogels (2018)
  • 著者名/発表者名: Toru Yoshitomi, Hangyu Zheng, and Keitaro Yoshimoto
  • 学会等名: 第１３回ナノ・バイオメディカル学会大会
• [学会発表] Analysis of chirality effects on stem cell fate in three-dimensional fibrous peptide/polymer hybrid hydrogels (2018)
  • 著者名/発表者名: Hangyu Zheng, Toru Yoshitomi, and Keitaro Yoshimoto
  • 学会等名: 3rd international symposium on nanoarchitectonics for mechanobiology
• [学会発表] Analysis of chirality effects on stem cell behavior in three-dimensional fibrous peptide/polymer hybrid hydrogels (2018)
  • 著者名/発表者名: Hangyu Zheng, Toru Yoshitomi, and Keitaro Yoshimoto
  • 学会等名: 第27回ポリマー材料フォーラム
• [学会発表] . Identification of new classes of thrombin-binding aptamers by microbeads-assisted capillary electrophoresis (MACE) SELEX. (2018)
  • 著者名/発表者名: Wakui, T. Yoshitomi, M. Tsuchida, S. Saito, M. Shibukawa, H. Furusho, K. Yoshimoto
  • 学会等名: 255th ACS American chemical society, national meeting and exposition
  • 国際学会
• [学会発表] Rapid enrichment and mechanical stimulation of mesenchymal stem cells using dielectrophoresis devices. (2018)
  • 著者名/発表者名: J. Yoshioka, Y. Ohsugi, T. Yoshitomi, T. Yasukawa, N. Sasaki, K. Yoshimoto
  • 学会等名: 255th ACS American chemical society, national meeting and exposition
  • 国際学会
• [学会発表] Divalent metal ionindependent cell adhesion events mediated by E-cadherin-binding DNA aptamer that forms parallel type G-quadruplex with three long loops. (2018)
  • 著者名/発表者名: . R. Maruyama, T. Yoshitomi, F. Wayama, K. Wakui, K. Makabe, H. Furusho, K. Yoshimoto
  • 学会等名: 255th ACS American chemical society, national meeting and exposition
  • 国際学会
• [学会発表] Spherical aggregation of microalgae with acceleration of cell growth and lipid accumulation by encapsulation in hydrogels. (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshitomi, S. Kaminaga, K. Yoshimoto
  • 学会等名: 255th ACS American chemical society, national meeting and exposition
  • 国際学会
• [学会発表] ゲル封入培養法による微細藻類細胞凝集体の作製と高効率なバイオ燃料生産への展開 (2018)
  • 著者名/発表者名: 吉冨徹、神永紗英子、吉本敬太郎
  • 学会等名: 第27回インテリジェント材料／システムシンポジウム
• [学会発表] ゲル封入による Chlamydomonas debaryana NIES-2212 の細胞凝集体形成と増殖・脂質蓄積速度の促進 (2017)
  • 著者名/発表者名: 神永紗英子、吉冨徹、豊島正和、佐藤直樹、真崎康博、吉本敬太郎
  • 学会等名: 第81回日本植物学会
• [学会発表] ポリアミン添加による微細藻類中の酸化ストレスの増大と アスタキサンチン生産能の向上 (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉冨 徹、島田 尚弥、飯島 一智、橋詰 峰雄、吉本 敬太郎
  • 学会等名: 第81回日本植物学会
• [学会発表] ポリエチレンイミンによる微細藻類中の酸化ストレスの増大と アスタキサンチン生産能の向上 (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉冨 徹、島田 尚弥、飯島 一智、橋詰 峰雄、吉本 敬太郎
  • 学会等名: 第70回日本酸化ストレス学会
• [学会発表] 高分子ゲル封入培養法による微細藻類の細胞凝集体形成と増殖・脂質蓄積速度の促進 (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉冨徹、神永紗英子、豊島正和、佐藤直樹、真崎康博、吉本敬太郎
  • 学会等名: 第69回日本生物工学会
• [学会発表] Accelerated Accumulation of Lipid by Self-assembly of Microalgae in Polymeric Hydrogels (2017)
  • 著者名/発表者名: Toru YOSHITOMI, Keitaro YOSHIMOTO
  • 学会等名: 第66回高分子学会年次大会
• [学会発表] PEG ハイドロゲルに封入された藻類細胞の増殖及び脂質蓄積に及ぼすマクロマー分 子量の効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 遥、吉冨 徹、由井 宏治、吉本 敬太郎
  • 学会等名: 第66回高分子学会年次大会
• [学会発表] 藻類細胞の増殖および脂質蓄積におけるアルギン酸ゲル封入培養法の効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 神永紗英子、吉冨徹、豊島正和、佐藤直樹、真崎康博、吉本敬太郎
  • 学会等名: 第66回高分子学会年次大会
• [学会発表] ポリエチレンイミン添加による微細藻類の 凝集化と脂質蓄積及びアスタキサンチン生産能の向上 (2017)
  • 著者名/発表者名: 島田 尚弥、吉冨 徹、飯島 一智、橋詰 峰雄、吉本 敬太郎
  • 学会等名: 第66回高分子学会年次大会
• [学会発表] 間葉系幹細胞の分化能：CRISPR-Cas9システムを用いる選択的な遺伝子発現制御と三次元細胞蓄積による遺伝子発現プロファイル変化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 古旗祐一、二本垣裕太、佐藤守俊、吉冨徹、吉本敬太郎
  • 学会等名: 細胞アッセイ技術の現状と将来
  • 発表場所: 東京大学（東京都・目黒区）
• [学会発表] Oral administration of redox nanotherapeutics for ulcerative colitis and colon cancer (2017)
  • 著者名/発表者名: Vong Binh Long, Yoshitomi Toru, Matsui Hirofumi, Kobayashi Makoto, Nagasaki Yukio
  • 学会等名: つくば医工連携フォーラム2017
  • 発表場所: NIMS（茨城県・つくば市）
• [学会発表] Development of microalgae-encapsulated alginate gel beads for biofuel production (2016)
  • 著者名/発表者名: Toru Yoshitomi, Masakazu Toyoshima, Naoki Sato, and Keitaro Yoshimoto
  • 学会等名: the 11th SPSJ International Polymer Conference (IPC2016 )
  • 発表場所: 福岡国際会議場（福岡県・福岡市）
  • 年月日: 2016-12-13
  • 国際学会
• [学会発表] Novel Synthesized Radical-Containing Nanoparticles Limits Infarct Size Following Ischemia and Reperfusion in Canine Hearts; Role of Nitric Oxide (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Asanuma, Toru Yoshitomi, Hiroko Takahama, Masafumi Kitakaze, Yukio Nagasaki
  • 学会等名: 3rd Intrnational Symposium on Biomateirals Science (ICBS2016)
  • 発表場所: 東京大学（東京都・文京区）
  • 年月日: 2016-11-28
  • 国際学会
• [学会発表] Development of a safe and effective redox nanoparticle for gastrointestinal disorders (2016)
  • 著者名/発表者名: Long Binh Vong, Toru Yoshitomi, Hirofumi Matsui, Makoto Kobayashi, Yukio Nagasaki
  • 学会等名: 3rd Intrnational Symposium on Biomateirals Science (ICBS2016)
  • 発表場所: 東京大学（東京都・文京区）
  • 年月日: 2016-11-28
  • 国際学会
• [学会発表] Accelerated Lipid Accumulation in Microalgae Chlamydomonas debaryana by Spherical Aggregation in Beads of Alginate Hydrogel (2016)
  • 著者名/発表者名: Toru Yoshitomi, Masakazu Toyoshima, Naoki Sato, and Keitaro Yoshimoto
  • 学会等名: 3rd Intrnational Symposium on Biomateirals Science (ICBS2016)
  • 発表場所: 東京大学（東京都・文京区）
  • 年月日: 2016-11-28
  • 国際学会
• [学会発表] Antioxidative nanotherapeutics for inflammatory bowel disease and evaluation of its safety (2016)
  • 著者名/発表者名: Long Binh Vong、Toru Yoshitomi、Hirofumi Matsui, Makoto Kobayashi, Yukio Nagasaki
  • 学会等名: 第65回高分子学会討論会
  • 発表場所: 神奈川大学（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] バイオ燃料生産のための微細藻類封入アルギン酸ゲルの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉冨 徹、豊島 正和、佐藤 直樹、吉本 敬太郎
  • 学会等名: 第65回高分子討論会
  • 発表場所: 神奈川大学（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] Dielectrophoresis device with saw-shaped electrode as a tool for applying mechanical stress to cell (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka J., Yoshitomi T., Yasukawa T., Yoshimoto K.
  • 学会等名: 2nd International Symposium on Nanoarchitechtonics for Mechanobiology
  • 発表場所: NIMS（茨城県・つくば市）
  • 年月日: 2016-07-27
  • 国際学会
• [学会発表] Culture of microalgae in alginate gel beads for biofuel production (2016)
  • 著者名/発表者名: Toru Yoshitomi, Masakazu Toyoshima, Naoki Sato, and Keitaro Yoshimoto
  • 学会等名: 2nd International Symposium on Nanoarchitectonics for Mechanobiology
  • 発表場所: NIMS（茨城県・つくば市）
  • 年月日: 2016-07-27
  • 国際学会
• [学会発表] ROS-scavenging Nanoparticle Increases Chemotherapeutic Effect with Reducing Gastrointestinal (2016)
  • 著者名/発表者名: Long Binh Vong, Toru Yoshitomi, Hirofumi Matsui, Yukio Nagasaki
  • 学会等名: 43rd Annual Meeting of Controlled Release Society
  • 発表場所: Washington （USA）
  • 年月日: 2016-07-17
  • 国際学会
• [学会発表] MeO-PEG-b-PMNT および MeO-PEG-b-PMNT イ オンコンプレックスの構造及び分子運動の pH 依存性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松原 彩, 吉田 健祥, 佐々木 結女, 高橋 正人, 吉冨 徹, 長崎幸夫
  • 学会等名: 第65回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県・神戸市）
  • 年月日: 2016-05-25
• [学会発表] Combination of chemotherapeutics with redox nanoparticles for colon cancer (2016)
  • 著者名/発表者名: Long Binh Vong, Toru Yoshitomi, Firofumi Matsui, Yukio Nagasaki
  • 学会等名: 10th World Biomaterials Congress, WBC
  • 発表場所: Montreal（Canada）
  • 年月日: 2016-05-17
  • 国際学会
• [学会発表] 脂肪幹細胞の分化誘導における新機軸の提案： マイクロパタン培養皿を利用する細胞蓄積量の精密制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 古旗祐一、吉冨徹、菊池有夏、坂尾美帆、吉本敬太郎
  • 学会等名: 第26回インテリジェント材料・システムシンポジウム
  • 発表場所: 東京女子医科大学（東京都・新宿区）
• [学会発表] Oral Redox Nanotherapeutics for Inflammatory Bowel Disease and Cancer (2016)
  • 著者名/発表者名: Long Binh Vong, Toru Yoshitomi, Hirofumi Matsui, Yukio Nagasaki,
  • 学会等名: 8th International Workshop on Advanced Materials Science and Nanotechnology
  • 発表場所: Halon, Vietnam
  • 国際学会
• [学会発表] Combination of Conventional Chemotherapy with Redox Nanotherpeutics for Colon Cancer Treatment (2016)
  • 著者名/発表者名: Vong Binh Long, Yoshitomi Toru, Hirofumi Matsui, Nagasaki Yukio
  • 学会等名: 第45 回医用高分子シンポシンポジウム
  • 発表場所: 産総研臨海副都心センター（東京都・江東区）
• [図書] バイオマテリアル研究から環境・エネルギー分野への挑戦 (2018)
  • 著者名/発表者名: 吉冨 徹
  • 総ページ数: 1
  • 出版者: 日本バイオマテリアル学会
• [備考] 東京大学大学院総合文化研究科 吉本研究室
  • URL: http://yoshimotolab.c.u-tokyo.ac.jp/
• [備考] 東京大学大学院 総合文化研究科 吉本研究室
  • URL: http://yoshimotolab.c.u-tokyo.ac.jp/publication.html