| 研究課題/領域番号 |
20H04532
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分90120:生体材料学関連
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| 研究機関 | 北陸先端科学技術大学院大学 |
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研究代表者 |
松村 和明 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (00432328)
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| 研究分担者 |
林 文晶 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 上級研究員 (00450411)
Rajan Robin 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (70848043)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2023年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2022年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2021年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2020年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
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| キーワード | 凍結保護 / 両性電解質高分子 / 固体NMR / 凍結保存 / メカニズム / 高分子 / バイオマテリアル / NMR / 保護 / 両性電解質高分子化合物 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究の目的は、両性電解質高分子化合物の凍結挙動解析による凍結保護機序の解明である。乾燥/凍結耐性生物が持つ特殊な保護タンパク質との共通性である多数のイオン性残基から、凍結濃縮時の細胞脱水コントロールが凍結保護のメカニズムであるとの仮説を立てた。温度可変固体NMRの手法を独自に開発し、凍結時の分子挙動から、細胞に与える浸透圧、脱水作用を考察し真のメカニズムにせまる。機序の解明により、最適分子設計が可能となり、これまで保存困難であった細胞や組織、臓器の保存技術への応用も期待できる。
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| 研究成果の概要 |
両性電解質高分子が示す細胞の凍結保護効果の機序解明とその作用を用いた三次元細胞構造体の凍結保存に関して重要な知見を得た。メカニズム解明のため、温度可変固体NMRを用いた両性電解質高分子溶液の水分子、塩分子、高分子鎖の低温でのダイナミクスを調べた。これにより、低温時に形成される高分子マトリックス中に水分子や塩分子が閉じ込められることで浸透圧調整が行われ、細胞の脱水が制御されること、および低温時の水分子の運動性が強く抑制されることにより、細胞外の氷晶刺激による細胞内氷晶の形成が阻害されることが主なメカニズムであることであることが判明した。この機序を利用し、種々の細胞や細胞塊の凍結保存に成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
医学生物学研究に重要な細胞の凍結保護作用について、毒性の低い凍結保護剤である高分子による保護効果についてのメカニズムの解明に成功した。このことは学術的に高い意義をもつだけでなく、毒性が低く効果の高い保護剤の分子設計につながる。また、氷晶形成の抑制効果を用いることで三次元細胞構造体の凍結保護に期待がもたれるなど、移植医療や再生医療にも貢献できる可能性がある。
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