細胞親和型ポリマーゲル中に内包したES細胞の高効率分化誘導とその機序の解明

• 研究課題/領域番号: 26282135
• 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: 生体医工学・生体材料学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 石原 一彦 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90193341)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円); 2016年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2015年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円); 2014年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
• キーワード: ポリマーハイドロゲル / 細胞親和性 / 細胞機能制御 / ES細胞 / リン脂質ポリマー / 分化誘導 / 細胞固定化 / 細胞周期 / 自発形成ハイドロゲル / 高効率分化誘導 / 細胞ソースの均質化 / MPCポリマー / 細胞外マトリックス / 細胞親和型ポリマーハイドロゲル / 細胞分化誘導 / 弾性率 / バイオマテリアル / 細胞・組織 / ハイドロゲル

研究成果の概要

生体親和性の高いリン脂質ポリマーの細胞に対する高い親和性を考慮し、かつ三次元での機能発現を目指した人工細胞外マトリックスをポリマー分子間の特異的相互作用を利用して調製した。この人工細胞外マトリックスが低分子糖化合物の添加により可逆的に解離する。これに固定化したES細胞の細胞周期がG0/G1期にそろい、この状態で分化誘導因子を系に加えると、細胞分化効率が数倍になることが明らかとなった。また、マトリックス内で１細胞に由来する凝集塊の誘導に成功した。革新的な細胞操作法／分化誘導法の開拓が可能であり、iPS細胞やES細胞の調製法の確立とともに、今後の細胞工学、組織再生医療に基盤技術として展開される。

研究成果

• [雑誌論文] Efficient differentiation of stem cells encapsulated in a cytocompatible phospholipid polymer hydrogel with tunable physical properties (2015)
  • 著者名/発表者名: H.Oda, T.Konno, K.Ishihara
  • 雑誌名: Biomaterials 巻: 36 ページ: 86-91
  • DOI: 10.1016/j.biomaterials.2015.03.051
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Bioinspired phospholipid polymer hydrogel system for cellular engineering (2015)
  • 著者名/発表者名: K.Ishihara, H.Oda, T.Aikawa, T.Konno
  • 雑誌名: Macromol Symp 巻: 351 号: 1 ページ: 69-77
  • DOI: 10.1002/masy.201300118
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cytocompatible and spontaneous forming phospholipid polymer hydrogels (2015)
  • 著者名/発表者名: B.Gao, T.Konno, K.Ishihara
  • 雑誌名: Eur Polym J 巻: 72 ページ: 577-589
  • DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2015.03.030
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cytocompatible and spontaneous forming phospholipid polymer hydrogels (2015)
  • 著者名/発表者名: Botao Gao, Tomohiro Konno, and Kazuhiko Ishihara
  • 雑誌名: European Polymer Journal 巻: 67 ページ: 1-8
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Bioinspired phospholipid polymer hydrogel system for cellular engineering (2015)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Ishihara, Haruka Oda, Tatsuo Aikawa, Tomohiro Konno
  • 雑誌名: Macromolecular Symposia 巻: 28 ページ: 1-10
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cross-linkable and water-soluble phospholipid polymer as artificial extracellular matrix (2014)
  • 著者名/発表者名: Eri Maeta, Kazuhiko Ishihara
  • 雑誌名: Biomaterials & Biomedical Engineering 巻: 1 ページ: 157-170
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Bioinspired polymer hydrogels for advanced cell engineering (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Ishihara, Haruka Oda, Tomohiro Konno
  • 学会等名: The 1st International Conference of Molecular Engineering of Polymers (MEP-1)
  • 発表場所: Shanghai
  • 年月日: 2016-10-14
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Functional control of stem cells encapsulated in cytocompatible and reversible MPC polymer hydrogel matrix (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Ishihara, Haruka Oda, Tomohiro Konno
  • 学会等名: 10th World Biomaterials Congress
  • 発表場所: Montreal
  • 年月日: 2016-05-17
  • 国際学会
• [学会発表] Cytocompatible, spontaneously forming and reversible dissociatable phospholipid polymer hydrogel system for regulating cellular functio (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Ishihara, H. Oda, T. Konno
  • 学会等名: Ludwing-Maximilians-Universitat Munchen(LMU)-University of Tokyo Symposium
  • 発表場所: Munich (Germany)
  • 年月日: 2015-11-28
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] リン脂質ポリマーバイオマテリアルの創製と先端医療への応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石原一彦
  • 学会等名: 日本薬剤学会第40回製剤・創剤セミナー
  • 発表場所: 淡路夢舞台国際会議場（兵庫県・淡路市）
  • 年月日: 2015-08-20
  • 招待講演
• [学会発表] 内包細胞の増殖制御を目指したリン脂質ポリマーハイドロゲルによる細胞周辺微小環境の構築 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小田悠加、金野智浩、石原一彦
  • 学会等名: 第64回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2015-05-27
• [学会発表] Phenylboronic acid group-connecting block-type phospholipid polymers for spontaneously forming hydrogels (2015)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Ishihara, Surasak Chantasirichot, Yuuki Inoue
  • 学会等名: Frontiers in Polymer Science 2015
  • 発表場所: Lake Garda (Italy)
  • 年月日: 2015-05-20
  • 国際学会
• [学会発表] Bioinspired phospholipid polymer matrix encapsulated with cells for regulating cellular functions (2015)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Ishihara, Haruka Oda
  • 学会等名: 4th International Conference on Multifunctional, Hybrid and Nanomaterials
  • 発表場所: Sitges, Spain
  • 年月日: 2015-03-09 – 2015-03-13
• [学会発表] Microenvironment controllable 3-D MPC polymer hydrogels as cellular matrices (2014)
  • 著者名/発表者名: Haruka Oda, Tomohiro Konno, Kazuhiko Ishihara
  • 学会等名: International Polymer Conference 2014
  • 発表場所: Tsukuba, EPOCAL TSUKUBA
  • 年月日: 2014-12-02 – 2014-12-05
• [学会発表] How do bioactive molecules affect cells immobilized in layer-by-layer phospholipid polymer hydrogels? (2014)
  • 著者名/発表者名: Botao Gao, Tomohiro Konno, Kazuhiko Ishihara
  • 学会等名: International Polymer Conference 2014
  • 発表場所: Tsukuba, EPOCAL TSUKUBA
  • 年月日: 2014-12-02 – 2014-12-05
• [学会発表] Functionalization of extremely biocompatible phospholipid polymers (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Ishihara
  • 学会等名: Gordon Research Conference on Bioinspired Materials
  • 発表場所: Newry, USA
  • 年月日: 2014-06-22 – 2014-06-27
  • 招待講演
• [学会発表] Versatile ABA triblock Phospholipid polymer by ATRP for hydrogel with tunable mechanical properties (2014)
  • 著者名/発表者名: Surasak Chantasirichot, Yuuki Inou1, Kazuhiko Ishihara
  • 学会等名: Macro 2014
  • 発表場所: Chang Mai, Thailand
  • 年月日: 2014-06-07 – 2014-06-10
• [図書] Handbook of Intelligent Scaffolds for Regenerative Medicine, 2nd Eds (2017)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Ishihara, Haruka Oda, Tomohiro Konno
  • 総ページ数: 1440
  • 出版者: Taylor & Francis)
• [備考] 石原研究室
  • URL: http://www.mpc.t.u-tokyo.ac.jp/
• [備考] 石原研究室：研究テーマ
  • URL: http://www.mpc.t.u-tokyo.ac.jp/research.html