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脳梗塞治療を目指した細胞表面修飾による幹細胞ターゲッティング療法

研究課題

研究課題/領域番号 20J13363
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
審査区分 小区分90120:生体材料学関連
研究機関東京大学

研究代表者

野入 信人  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2020-04-24 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2021年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2020年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード細胞表面修飾 / ポリエチレングリコール結合脂質(PEG脂質) / 細胞接着誘導 / 細胞膜透過性ペプチド(CPP) / 間葉系幹細胞(MSC) / 脳梗塞
研究開始時の研究の概要

近年、幹細胞移植による脳梗塞の治療が注目されているが、移植した細胞の脳梗塞への集積率が非常に低く、十分な治療効果を得るためには患者の骨髄から間葉系幹細胞(MSC)を採取したあと4週間以上の培養期間が必要となり、治療の遅れによる後遺症のリスクが課題である。本研究では、細胞膜表面に容易に導入され、細胞膜表面を修飾できる材料であるポリエチレングリコール(PEG)脂質を用いてMSCの表面を修飾することで、脳梗塞部位への特異的なMSCの集積を目指す。

研究実績の概要

本年度は細胞を迅速に接着させるための細胞表面修飾材の合成と細胞を用いたin vitroにおける評価を行った。また、異なる分子量のPEG(5, 10, 20, 40 kDa)を用いることで修飾剤の分子構造の最適化を行った。
細胞膜透過性ペプチド(CPP)を結合したPEG脂質(CPP-PEG脂質)で浮遊系細胞種であるCCRF-CEM細胞の表面に修飾した。ディッシュへの播種から30分後に位相差顕微鏡で観察したところ、細胞の接着と伸展が見られた。また、蛍光分子FITCで標識化したCPP-PEG脂質で修飾した細胞を共焦点顕微鏡で観察した結果、細胞の表面に沿って蛍光が観察され、細胞内には見られなかった。このことから、CPP-PEG脂質が細胞表面に修飾されていることが示された。
CPP-PEG脂質で修飾した細胞を、カチオン性、電気的中性、アニオン性の基板に播種し、位相差顕微鏡により観察した。カチオン性の基板では細胞接着が見られたが、中性、アニオン性の基板では細胞接着が見られなかった。これらにより、CPP-PEG脂質による細胞接着誘導は静電相互作用に起因することが示唆された。また、PEGの分子量が大きいほど強固な細胞の接着と伸展が見られた。
また、接着誘導した細胞の遺伝子発現をリアルタイムPCRで評価したところ、浮遊系細胞では接着後も焦点接着マーカーの発現は見られなかった。一方で、接着細胞においてはCPP-PEG脂質修飾により播種から6 hにおいて接着斑形成が多く見られた。このことから、CPP-PEG脂質修飾は基材への迅速な細胞接着を誘導することで、その後のシグナル伝達を活性化することが示唆された。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] Enhancement of intercellular interaction between iPSC-derived neural progenitor cells and activated endothelial cells using cell surface modification with functional oligopeptides2022

    • 著者名/発表者名
      Goel Isha、Noiri Makoto、Yamauchi Yuka、Kato Koichi、Chung Ung-il、Teramura Yuji
    • 雑誌名

      Biomaterials Science

      巻: 10 号: 4 ページ: 925-938

    • DOI

      10.1039/d1bm01503f

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Exogenous Cell Surface Modification with Cell Penetrating Peptide-Conjugated Lipids Causes Spontaneous Cell Adhesion2021

    • 著者名/発表者名
      Noiri Makoto、Goto Yuya、Sato Yuya、Nakamura Naoko、Ishihara Kazuhiko、Teramura Yuji
    • 雑誌名

      ACS Applied Bio Materials

      巻: 4 号: 5 ページ: 4598-4606

    • DOI

      10.1021/acsabm.1c00335

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Induction of Spontaneous Liposome Adsorption by Exogenous Surface Modification with Cell-Penetrating Peptide-Conjugated Lipids2021

    • 著者名/発表者名
      Sato Yuya、Asawa Kenta、Huang Tianwei、Noiri Makoto、Nakamura Naoko、Ekdahl Kristina N.、Nilsson Bo、Ishihara Kazuhiko、Teramura Yuji
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 37 号: 32 ページ: 9711-9723

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.1c01072

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Enhancing Detection Sensitivity of ZnO-Based Infrared Plasmonic Sensors Using Capped Dielectric Ga2O3 Layers for Real-Time Monitoring of Biological Interactions2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Kuranaga, H. Matsui, A. Ikehata, Y. Shimoda, M. Noiri, Y.L. Ho, J.J. Delaunay, Y. Teramura, H. Tabata
    • 雑誌名

      ACS Applied Bio Materials

      巻: 3 号: 9 ページ: 6331-6342

    • DOI

      10.1021/acsabm.0c00792

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 基材への迅速な細胞接着の誘導を目指した膜透過性ペプチドPEG脂質結合体による細胞接着誘導2020

    • 著者名/発表者名
      野入信人
    • 学会等名
      第69回日本高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2020-07-07   更新日: 2024-03-26  

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