間葉系幹細胞の分化形質転換を誘導するナノ・トレンチ構造培養基板システムの構築

• 研究課題/領域番号: 22500430
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 医用生体工学・生体材料学
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 武田 直也 早稲田大学, 理工学術院, 准教授 (60338978)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2012年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2011年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2010年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 電子線リソグラフィー / 細胞パターニング / 間葉系幹細胞 / 分化誘導 / 人工ニッチ / ナノ表面微細構造 / アストロサイト / 人工ニッシェ / ナノ表面構造

研究概要

従来の生物学的手法(生体シグナル因子添加や遺伝子導入での制御)ではなく、電子線リソグラフィーを基盤に開発したナノスケールの細胞パターニング基板で培養するだけで、間葉系幹細胞(MSC)を分化誘導する手法を構築した。幅500 nm の微細な溝状パターンで培養したMSC は、パターンに沿って著しく伸展し核の変形も見出された。さらに、ナノ溝パターンの深さを適切に設定すると、MSC の増殖が抑制されると共に骨や神経の分化マーカー遺伝子の発現が顕著に亢進し、分化誘導を達成した。

研究成果

• [雑誌論文] Spatiotemporally Controlled Navigation of Neurite Outgrowth in Sequential Steps on the Dynamically Photo-Patternable Surface (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshikuni Edagawa, Jun Nakanishi, Kazuo Yamaguchi, Naoya Takeda
  • 雑誌名: Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 巻: 99 ページ: 20-26
  • DOI: 10.1016/j.colsurfb.2011.09.027
  • 査読あり
• [雑誌論文] Differentiation of Astrocyte Induced Just by Culturing on the Star-Like Shaped Nano Pattern
  • 著者名/発表者名: Naoya Takeda, Arisa Urata, Takafumi Inoue, Hideki Nakamura
  • 雑誌名: Neuroscience Research 巻: (in press)
  • 査読あり
• [学会発表] Differentiation of Mesenchymal Stem Cell on the Single Line Pattern in Nano-Size Fabricated on the Electron Beam Reactive Mask Material (2013)
  • 著者名/発表者名: Aya Tsubokura, Yoshifumi Kawagishi, Satomi Aoki, Naoya Takeda
  • 学会等名: 2nd International Conference of Biomaterials Science in Tsukuba (ICBS2013)
  • 発表場所: 茨城
• [学会発表] Differentiation of Mesenchymal Stem Cell on the Single Line Pattern in Nano-Size Fabricated on the Electron Beam Reactive Mask Material (2013)
  • 著者名/発表者名: Aya Tsubokura, Yoshifumi Kawagishi, Satomi Aoki, Naoya Takeda (代表者 Naoya Takeda)
  • 学会等名: International Conference of Biomaterials Science in Tsukuba (ICBS2013)
  • 発表場所: つくば
• [学会発表] ナノパターンでの培養によるアストロサイトの星状形態誘導と遺伝子発現操作の検討 (2012)
  • 著者名/発表者名: 裏田亜里沙, 中村秀樹, 井上貴文, 武田直也
  • 学会等名: 日本バイオマテリアル学会大会シンポジウム2012
  • 発表場所: 宮城
  • 年月日: 2012-11-27
• [学会発表] 電子線リソグラフ加工した高分子表面の微細構造によるヒト間葉系幹細胞の分化誘導 (2012)
  • 著者名/発表者名: 坪倉彩, 川岸祥史, 武田直也
  • 学会等名: 第2回CSJ 化学フェスタ
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-10-16
• [学会発表] Initiating Differentiation of Stem Cell into Neural Cell on the Nano Grooved Single Line Pattern Fabricated by Electron Beam Lithography (2012)
  • 著者名/発表者名: Naoya Takeda, Yoshifumi Kawagishi, Aya Tsubokura, Arisa Urata
  • 学会等名: Neuroscience 2012
  • 発表場所: New Orleans, USA
  • 年月日: 2012-10-14
• [学会発表] 電子線リソグラフ加工高分子レジスト基板を用いたナノ微細培養場での細胞の分化および機能操作 (2012)
  • 著者名/発表者名: 裏田亜里沙, 中村秀樹, 川岸祥史, 坪倉彩, 井上貴文, 武田直也
  • 学会等名: 第61回高分子討論会
  • 発表場所: 愛知
  • 年月日: 2012-09-20
• [学会発表] Differentiation of Mesenchymal Stem Cells with Culturing on the Nano-Structured Biointerfaces Fabricated by Electron Beam Lithography (2012)
  • 著者名/発表者名: Aya Tsubokura, Yoshifumi Kawagishi, Arisa Urata, Naoya Takeda
  • 学会等名: IACIS 2012 (International Association of Colloid and Interface Scientists Conference)
  • 発表場所: 宮城
  • 年月日: 2012-05-15
• [学会発表] 電子線リソグラフ加工した基質界面の微細構造による細胞挙動操作 (2012)
  • 著者名/発表者名: 武田直也
  • 学会等名: 日本化学会第92春季年会
  • 発表場所: 慶大日吉キャンパス(神奈川県)(招待講演)
  • 年月日: 2012-03-28
• [学会発表] Differentiation of Mesenchymal Stem Cells with Culturing on the Nano-Structured Biointerfaces Fabricated by Electron Beam Lithography (2012)
  • 著者名/発表者名: Aya Tsubokura, Yoshifumi Kawagishi, Arisa Urata, Naoya Takeda (代表者 Naoya Takeda)
  • 学会等名: IACIS 2012 (International Association of Colloid and Interface Scientists, Conference 2012)
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] 電子線リソグラフ加工高分子レジスト基板を用いたナノ微細培養場での細胞の分化および機能操作 (2012)
  • 著者名/発表者名: 裏田亜里沙, 中村秀樹, 川岸祥史, 坪倉 彩, 井上貴文, 武田直也 (代表者 武田直也)
  • 学会等名: 第61回高分子討論会
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] 電子線リソグラフ加工した高分子表面の微細構造によるヒト間葉系幹細胞の分化誘導 (2012)
  • 著者名/発表者名: 坪倉 彩, 川岸祥史, 武田直也 (代表者 武田直也)
  • 学会等名: 第2回CSJ化学フェスタ ―日本化学会秋季事業―
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] ナノパターンでの培養によるアストロサイトの星状形態誘導と遺伝子発現操作の検討 (2012)
  • 著者名/発表者名: 裏田亜里沙, 中村秀樹, 井上貴文, 武田直也 (代表者 武田直也)
  • 学会等名: 日本バイオマテリアル学会大会シンポジウム2012
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] 電子線リソグラフ微細パターンへの接着・伸展による間葉系幹細胞の分化誘導 (2011)
  • 著者名/発表者名: 川岸祥史, 吉野修弘, 武田直也
  • 学会等名: 第33回日本バイオマテリアル学会大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2011-11-22
• [学会発表] 電子線リソグラフ微細パターンへの接着・伸展による間葉系幹細胞の分化誘導 (2011)
  • 著者名/発表者名: 川岸祥史, 吉野修弘, 武田直也
  • 学会等名: 第33回日本バイオマテリアル学会大会
  • 発表場所: 京都テルサ(京都府)
  • 年月日: 2011-11-22
• [学会発表] ナノ微細加工パターン培養での液性因子を用いない間葉系幹細胞の分化の検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 川岸祥史, 吉野修弘, 武田直也
  • 学会等名: 第1回CSJ 化学フェスタ―2011 世界化学年記念大会―
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-11-14
• [学会発表] ナノ微細加工パターン培養での液性因子を用いない間葉系幹細胞の分化の検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 川岸祥史, 吉野修弘, 武田直也
  • 学会等名: 第1回CSJ化学フェスタ-2011世界化学年記念大会-
  • 発表場所: 早大小野記念講堂(東京都)
  • 年月日: 2011-11-14
• [学会発表] 電子線リソグラフ微細パターンによる細胞の運動制御と分化誘導(Micro/Nano Topography by Electron Beam Lithography to Manipulate Cell Migration and Differentiation) (2011)
  • 著者名/発表者名: 武田直也
  • 学会等名: 第84回日本生化学会大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2011-09-24
• [学会発表] 電子線リソグラフ微細パターンによる細胞の運動制御と分化誘導 (2011)
  • 著者名/発表者名: 武田直也
  • 学会等名: 第84回日本生化学会大会
  • 発表場所: 国立京都国際会館(京都府)(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-24
• [学会発表] 電子線リソグラフィーを用いたナノ微細培養場の創製と間葉系幹細胞の分化挙動の研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 武田直也
  • 学会等名: ソフトインターフェースの分子科学第6回公開シンポジウム
  • 発表場所: 九大筑紫キャンパス
  • 年月日: 2011-07-28
• [学会発表] 一本の微細な細長い溝(トレンチ)状ナノパターンでの培養による間葉系幹細胞の分化の検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 川岸祥史, 吉野修弘, 武田直也
  • 学会等名: 第10回日本再生医療学会総会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-03-02
• [学会発表] 微細なトレンチ(細長い溝)状パターンでの培養による間葉系幹細胞の分化の検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 川岸祥史, 吉野修弘, 武田直也
  • 学会等名: 第10回日本再生医療学会総会
  • 発表場所: 京王プラザホテル(東京)
  • 年月日: 2011-03-02
• [学会発表] 電子線リソグラフィーを用いたマイクロ・ナノパターニング培養基板の構築と細胞のナノ構造認識の評価 (Fabrication of Cell Patterning System with Micro-Nano Resolution by Electron Beam Lithography and Adhesion of Single Cell on the Nano Structure) (2011)
  • 著者名/発表者名: 裏田亜里沙, 吉野修弘, 武田直也
  • 学会等名: 第20回インテリジェント材料/システムシンポジウム(および第5回バイオ・ナノテクフォーラムシンポジウム)
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-01-06
• [学会発表] 新規なナノリソグラフィー培養表面での細胞突起の高精細なパターニングと神経系細胞のネットワーク構築 (Navigation of Neurite Elongation and Fabrication of the Networks of Neural Cells with Fine Resolution on the Novel Cell Culture Surface Patterned by Electron Beam Lithography) (2010)
  • 著者名/発表者名: 武田直也, 吉野修弘, 枝川義邦, 島本直伸
  • 学会等名: Neuro2010 (第33回日本神経科学大会)
  • 発表場所: 兵庫
  • 年月日: 2010-09-04
• [備考] (1)ICBS2013 Biomaterials Science Poster Prize (sponsored by RSC Publishing) : Aya Tsubokura, Yoshifumi Kawagishi, Satomi Aoki, Naoya Takeda, 2nd International Conference of Biomaterials Science in Tsukuba (ICBS2013), 2013. 学会受賞(学生発表)
• [備考] (2)優秀ポスター発表賞 : 坪倉彩, 川岸祥史, 武田直也, 第2 回CSJ 化学フェスタ, 2012 学会受賞(学生発表)
• [備考] (3)優秀ポスター発表賞 : 川岸祥史,吉野修弘, 武田直也, 第1 回CSJ 化学フェスタ―2011 世界化学年記念大会―, 2011 学会受賞(学生発表)
• [備考] 第2回CSJ化学フェスタ2012 ―日本化学会秋季事業―，「優秀ポスター発表賞」の表彰
  • URL: http://www.csj.jp/festa/2012/document/poster_award.pdf
• [備考] ICBS2013 Biomaterials Science Poster Prize Winners
  • URL: http://blogs.rsc.org/bm/2013/03/27/icbs2013-biomaterials-science-poster-prize-winners/