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糖鎖改変細胞を用いた光造形による組織構築

研究課題

研究課題/領域番号 19K20701
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分90120:生体材料学関連
研究機関国立研究開発法人国立循環器病研究センター (2020-2021)
関西大学 (2019)

研究代表者

大高 晋之  国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 上級研究員 (30739561)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2019年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワード組織工学 / 3Dプリンター / 糖鎖改変 / 高分子化学 / DDS / mRNA医薬 / 光造形 / 細胞構造体 / メタクリロイル修飾 / マンノサミン / アルギニン / 糖代謝 / シアル酸 / チオール-エン反応 / ゲル / コラーゲン / ポリエチレングリコール / 再生医療 / 糖鎖 / 細胞 / 表面修飾 / クリック反応
研究開始時の研究の概要

細胞表面に光官能性のメタクリロイル基を導入し,細胞自体を光官能性のバイオインクとする技術を開発する.最終的には,光造形3Dプリント技術を応用して平滑筋細胞と血管内皮細胞により血管構造の構築を目指す.
細胞の表面には多数の膜糖鎖が存在する.我々のグループでは,生細胞の膜糖鎖にメタクリロイル基を導入する糖鎖改変技術を報告した.メタクリロイル基は触媒存在下で光を照射することでチオール基と化学的に結合を形成することが可能である.そこで本研究では,チオール基を複数もつ分子と糖鎖改変細胞を光を用いて結合し,細胞同士をつなげることで立体構造物の構築を目指す.

研究成果の概要

光造形タイプの3Dプリンターで用いられるメタクリロイル基を細胞膜表面に導入することで、光照射をきっかけとして懸濁液中の細胞同士が結合する細胞インクを開発した。本手法により、生体組織に近い細胞密度で細胞積層体が構築できること、また複数の細胞集団を複合化した構造が構築できることを明らかにした。また、ここで培った技術によりメタクリロイル基を修飾したアルギニンを合成したところ、コロナワクチンをはじめとしたmRNA医薬に有望な材料であることを見出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

細胞から立体構造を構築する新たな手法を提案した。本手法で構築した細胞構造体は生体組織に近い細胞密度を有しており、また複数の細胞集団を複合化できる点で画期的である。従来の細胞構造化手法では再現できなかったより複雑な組織構築の手法として応用が期待される。また、この実験を通じて習得した分子修飾法を応用して、核酸との複合化が可能な双性イオン性ポリマーを合成した。このポリマーは、双性イオン性にもかかわらず核酸保持能を有しており、学術的にも興味深い特性を示し、mRNA医薬への応用が期待される。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2022 2021 2020

すべて 学会発表 (8件) (うち国際学会 1件)

  • [学会発表] 双性イオン性アルギニンメタクリルアミドを用いたmRNA送達キャリア2022

    • 著者名/発表者名
      田口直樹・大高晋之・平野義明・山岡哲二
    • 学会等名
      第71回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] アルギニンメタクリルアミドを用いた双性イオン性核酸送達システムの構築2022

    • 著者名/発表者名
      大高晋之・田口直樹・平野義明・山岡哲二
    • 学会等名
      第68回高分子研究発表会(神戸)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] アルギニン側鎖を有する双性イオン性mRNA送達キャリア2022

    • 著者名/発表者名
      田口直樹・大高晋之・平野義明・山岡哲二
    • 学会等名
      第51回医用高分子シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 糖鎖改変細胞を用いた光応答性の細胞構造体構築2021

    • 著者名/発表者名
      大高晋之・岩﨑泰彦
    • 学会等名
      第43回日本バイオマテリアル学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 双性イオン性アルギニンメタクリルアミドを用いたmRNA送達キャリア2021

    • 著者名/発表者名
      田口直樹・大高晋之・平野義明・山岡哲二
    • 学会等名
      日本バイオマテリアル学会関西ブロック 第16回若手研究発表会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ポリリン酸エステルを用いた二相性骨粗鬆症治療薬の開発2020

    • 著者名/発表者名
      大高晋之,高橋功次,清野 謙二郎,岩﨑泰彦
    • 学会等名
      第69回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Bone targeting phospholipid polymers to solubilize lipophilic anticancer drugs2020

    • 著者名/発表者名
      Akihisa OTAKA, Tomoki YAMAGUCHI, Ryoya SAISHO, Toru HIRAGA, Yasuhiko IWASAKI
    • 学会等名
      11th WORLD BIOMATERIALS CONGRESS
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 光を用いて糖鎖改変細胞を立体積層する技術の開発2020

    • 著者名/発表者名
      大高晋之, 廣田泰佑, 岩﨑泰彦
    • 学会等名
      第19回日本再生医療学会総会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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