分化フラストレーション誘導基材を用いた幹細胞の未分化維持大量培養技術の開発

• 研究課題/領域番号: 24300173
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 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: 九州大学
• 研究代表者: 木戸秋 悟 九州大学, 先導物質化学研究所, 教授 (10336018)
• 連携研究者: 久保木 タッサニーヤー 九州大学, 先導物質化学研究所, 助教 (20526834)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円); 2014年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2013年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2012年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
• キーワード: 幹細胞 / メカノバイオロジー

研究成果の概要

再生医療においては幹細胞の安定大量供給が必要不可欠であるが、幹細胞は培養中に望まぬ表現型や系統への変質・分化を起こしやすく、幹細胞性を安定に保持しつつ大量に増殖させる技術の拡充が強く求められている。本研究はこの課題に応えるため、幹細胞の分化フラストレーションを誘導する微視的培養力学場のパターニングに基づく新規の培養基材の構築を目的とする。幹細胞の分化フラストレーションとは、細胞サイズ以下の微視的な不均一弾性分布を有する培養基材上で幹細胞の系統決定が抑制される現象であり、我々が独自に見出した現象である。本研究ではこの現象の幹細胞操作材料構築への応用とそのメカニズム理解のための基礎研究を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Manipulation of cell mechanotaxis by designing curvature of the elasticity boundary on hydrogel matrix (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Ueki and S. Kidoaki
  • 雑誌名: Biomaterials 巻: 41 ページ: 45-52
  • DOI: 10.1016/j.biomaterials.2014.11.030
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Smart hydrogels exhibiting UCST-type volume changes under physiologically relevant conditions (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Shimada, S. Kidoaki, A. Maruyama
  • 雑誌名: RSC Advances 巻: 4 号: 94 ページ: 1480-1485
  • DOI: 10.1039/c4ra10612a
  • NAID: 120006582365
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Time-dependent migratory behaviors in the long-term studies of fibroblast durotaxis on a hydrogel substrate fabricated with a soft band (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Kuboki, W. Chen, S. Kidoaki
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 30 号: 21 ページ: 6187-6196
  • DOI: 10.1021/la501058j
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] メカノバイオマテリアル：細胞のメカノバイオロジーを操作する材料 (2014)
  • 著者名/発表者名: 木戸秋 悟
  • 雑誌名: 日本機械学会誌 巻: 117 ページ: 32-36
• [雑誌論文] Rectified cell migration on saw-like micro-elastically patterned hydrogels with asymmetric gradient ratchet teeth (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Kidoaki*, H. Sakashita
  • 雑誌名: PLOS One 巻: 8(10) 号: 10 ページ: e78067-e78067
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0078067
  • 査読あり
• [雑誌論文] Morphology and Adhesion Strength of Myoblast Cells on Photocurable Gelatin under Native and Non-native Micromechanical Environments (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Y. Yoshikawa, T. Kawano, T. Matsuda, S. Kidoaki, M. Tanaka
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry B 巻: 117 号: 15 ページ: 4081-4088
  • DOI: 10.1021/jp4008224
  • 査読あり
• [雑誌論文] 2D-DIGE proteomic analysis of mesenchymal stem cell cultured on the elasticity-tunable hydrogels (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Kuboki. F. Kantawong.R Burchmore.M J. Dalby. S Kidoaki
  • 雑誌名: Cell Structure and Function 巻: 37 ページ: 127-139
  • NAID: 130004137584
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rigidity Matching between Cells and the Extracellular Matrix Leads to the Stabilization of Cardiac Conduction (2012)
  • 著者名/発表者名: Marcel Hörning, Satoru Kidoaki, Takahito Kawano and Kenichi Yoshikawa
  • 雑誌名: Biophysical Journal 巻: 102(3) 号: 3 ページ: 379-387
  • DOI: 10.1016/j.bpj.2011.12.018
  • NAID: 120003988292
  • 査読あり
• [学会発表] 間葉系幹細胞における基材牽引力と分化マーカー発現の定量的相関解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 濱野 浩佑, 木戸秋 悟
  • 学会等名: 第36回日本バイオマテリアル学会大会
  • 発表場所: タワーホール船堀
  • 年月日: 2014-11-17
• [学会発表] 幹細胞操作メカノバイオマテリアル (2014)
  • 著者名/発表者名: 木戸秋 悟, 陣内 秀平, 内海 彩香
  • 学会等名: 第63回高分子討論会
  • 発表場所: 長崎大学
  • 年月日: 2014-09-24
• [学会発表] Time-dependent migratory behaviors in the long-term studies of fibroblast durotaxis on a hydrogel substrate fabricated with a soft band (2014)
  • 著者名/発表者名: Wei Chen, Thasaneeya Kuboki, Satoru Kidoaki
  • 学会等名: 248th ACS National Meeting
  • 発表場所: サンフランシココンベンションセンター
  • 年月日: 2014-08-11
• [学会発表] Mechanobio-Materials Manipulating Cell Motility and Functions (2014)
  • 著者名/発表者名: Satoru Kidoaki
  • 学会等名: NIMS Conference 2014
  • 発表場所: エポカルつくば
  • 年月日: 2014-07-02
  • 招待講演
• [学会発表] Mechaobio-materials manipulating cell motility and functions (2014)
  • 著者名/発表者名: Satoru Kidoaki
  • 学会等名: International Society for Mechanobiology 2014
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2014-05-23
• [学会発表] Time-dependent migratory behaviors in the long-term studies of fibroblast durotaxis on a hydrogel substrate fabricated with a soft band (2014)
  • 著者名/発表者名: Thasaneeya Kuboki, Satoru Kidoaki
  • 学会等名: International Society for Mechanobiology 2014
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2014-05-23
• [学会発表] 細胞操作メカノバイオマテリアル (2013)
  • 著者名/発表者名: 木戸秋 悟
  • 学会等名: 第17 回バイオレオロジー・リサーチ・フォーラム
  • 発表場所: 九州大学西新プラザ
  • 招待講演
• [学会発表] Directing cell migration using a mechano-repelling gelatinous gel containing a micron-scale soft stripe (2013)
  • 著者名/発表者名: Thasaneeya Kuboki, Wei Chen*, Satoru Kidoaki*
  • 学会等名: Sydney International Nanomedicine Conference
  • 発表場所: シドニー、クラウンプラザホテル、オーストラリア
• [学会発表] Frustrated differentiation of mesenchymal stem cell cultured on microelastically-patterned photocurable gelatinous gels (2013)
  • 著者名/発表者名: Satoru Kidoaki
  • 学会等名: The 7th World Congress on Biomimetics, Artificial Muscles and Nano-Bio(
  • 発表場所: 韓国済州島、済州グランドホテル
  • 招待講演
• [学会発表] 大面積弾性マイクロパターニングゲルを用いた間葉系幹細胞の分化フラストレーションの誘導と評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 浜野浩祐、木戸秋悟
  • 学会等名: 第51回生物物理学会年会
  • 発表場所: 国立京都国際会館
• [学会発表] 細胞の三次元運動を制御するナノ・マイクロファイバーゲルマトリックスの弾性分布設計 (2012)
  • 著者名/発表者名: 緒方彩、木戸秋悟
  • 学会等名: 日本バイオマテリアル学会シンポジウム2012
  • 発表場所: 仙台国際センター
  • 年月日: 2012-11-26
• [学会発表] 電界紡糸ナノファイバーマトリックスへの細胞侵入促進技術の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 門脇直美,嶋田直彦,丸山厚,木戸秋悟
  • 学会等名: 日本バイオマテリアル学会シンポジウム2012
  • 発表場所: 仙台国際センター
  • 年月日: 2012-11-26
• [学会発表] 電界紡糸ナノ・マイクロファイバーメッシュテクノロジー : 細胞内殖促進技術の新展開 (2012)
  • 著者名/発表者名: 木戸秋悟、門脇直美、緒方彩
  • 学会等名: 第21回ポリマー材料フォーラム
  • 発表場所: 北九州国際会議場
  • 年月日: 2012-11-01
• [学会発表] "Mechanobio-Materials" : Design of Elastically-Micropatterned Gels To Control Cell Mechanotaxis and Motility-Related Functions (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Kidoaki, T. Kawano, H. Sakashita
  • 学会等名: IEEE-NMDC2012
  • 発表場所: ハワイ
  • 年月日: 2012-10-16
• [学会発表] マイクロファイバーゲルマトリックスの弾性パターニングによる三次元細胞運動のメカニカル制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 緒方彩、木戸秋悟
  • 学会等名: 第50回生物物理学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2012-09-21
• [学会発表] 微視的弾性境界の曲率設計による細胞メカノタクシスの高効率誘導 (2012)
  • 著者名/発表者名: 内海彩香、木戸秋悟
  • 学会等名: 第50回生物物理学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2012-09-21
• [学会発表] Frastrated Differentiation of Mesenchymal Stem Cell Cultured on Microelastlcally-Patterned Photocurable Gelatinous Gels (2012)
  • 著者名/発表者名: Satoru Kidoaki, Shuhei Jinnouchi
  • 学会等名: ICFPE2012
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2012-09-06
• [学会発表] ナノ・マイクロファイバーゲルマトリックスの弾性設計による細胞の三次元メカノタクシスの誘導 (2012)
  • 著者名/発表者名: 緒方彩、木戸秋悟
  • 学会等名: 生体機能関連化学若手の会・第24回サマースクール
  • 発表場所: 休暇村志賀島
  • 年月日: 2012-07-27
• [学会発表] 微視的弾性境界の曲率設計による細胞メカノタクシスの高効率誘導 (2012)
  • 著者名/発表者名: 内海彩香、木戸秋悟
  • 学会等名: 生体機能関連化学若手の会・第24回サマースクール
  • 発表場所: 休暇村志賀島
  • 年月日: 2012-07-27
• [学会発表] 微視的培養力学場設計に基づく幹細胞分化フラストレーションの誘導 (2012)
  • 著者名/発表者名: 木戸秋 悟
  • 学会等名: 第51回日本生体医工学会大会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 2012-05-10