ナノ制御された細胞認識素子の設計と生体計測・組織工学への展開

2006 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 15100008
• 研究種目: 基盤研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 医用生体工学・生体材料学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 赤池 敏宏 東京工業大学, 大学院生命理工学研究科, 教授 (30101207)
• 研究分担者: 渡辺 敏行 東京農工大学, 大学院共生科学技術研究部, 教授 (10210923) ; 原田 伊知郎 東京工業大学, 大学院生命理工学研究科, 助手 (00361759)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2006
• キーワード: 再生医療 / 組織工学 / 細胞外マトリクス / 細胞認識 / ナノプローブ / 遺伝子工学 / ナノミセル / 微細加工技術 / Micro fabrication

研究概要

本研究の目的は細胞認識性ナノプローブを新たに設計し細胞の動態計測や機能制御素子として用いることで細胞微小環境の制御を実現することであった。本課題の中心的テーマは細胞の足場となるマトリックスの空間的・時間的情報伝達の制御を目標とすることである。その具体的な方法として、本研究における第一の研究課題である細胞認識性分子の設計においては、遺伝子組換え法を駆使して固相化の容易な各種サイトカインや細胞間接着分子であるカドヘリンファミリー等を表面アンカリング型キメラタンパク質への変換することにより、通常の接着分子であるインテグリンに依存しない新規機能性マトリックスの設計・作製に成功した。その結果、目的の細胞を特異的に認識するリガンド分子の導入により、特異的な認識能と、医薬品や遺伝子、siRNA、タンパク質などをコントロールリリースできるキメラタンパク質の設計に成功した。
次に、固定化型サイトカインを直径1〜3μmのポリスチレン粒子に固定化し、EGF固定化型粒子によって細胞の走化性を特定の方向へ誘導することが出来ることが示された。さらに、その細胞の動的挙動を追従することができるようなシステムの確立も本プロジェクトの目標でありそのことが達成された。
また本テーマの最終目標としての、2光子励起法によって作製したフレーム上への細胞培養技術について検討を行うこと、さらにパターニング基質上に培養した細胞の挙動解析について達成された。新しい培養基質上の細胞は伸展・移動を活発に行い通常の培養条件と同様の生理活性を示すとともに細胞とECMの相互作用を動画解析システムによって解析することに成功した

研究成果

• [雑誌論文] Embryonic undifferentiated cells show scattering activity on a surface coated with immobilized E-cadherin. (2007)
  • 著者名/発表者名: Nagaoka, M., Ise, H., Harada, I., Koshimizu, U., Maruyama, A., Akaike, T
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Primary hepatocyte survival on non-integrin-recognizable matrices without the activation of Akt signaling. (2007)
  • 著者名/発表者名: T.Hoshiba, H.Nagahara, C-S.Cho, Y.Tagawa, T.Akaike
  • 雑誌名: Biomaterials 28 ページ: 1093-1104
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] A simple combined floating and anchored collagen gel for enhancing mechanical strength of culture system. (2007)
  • 著者名/発表者名: I.Harada, T.Akaike
  • 雑誌名: J. Biomed. Mater. Res. 80 ページ: 123-130
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Embryonic undifferentiated cells show scattering activity on a surface coated with immobilized E-cadherin. (2007)
  • 著者名/発表者名: Nagaoka, M., Ise, H., Harada, I., Koshimizu, U., Maruyama, A.Akaike, T
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Commun. (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] A simple combined floating and anchored collagen gel for enhancing mechanical strength of culture system. (2007)
  • 著者名/発表者名: I.Harada, Kim SG, Cho CS, Kurosawa K, T.Akaike
  • 雑誌名: J.Biomed.Mater.Res. 80 ページ: 123-30
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Effect of photo-immobilization of epidermal growth factor on the cellular behaviors. (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Ogiwara, M.Nagaoka, C-S.Cho, T.Akaike
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 345 ページ: 255-259
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] E-cadherin-coated plates maintain pluripotent ES cells without colony formation. (2006)
  • 著者名/発表者名: M.Nagaoka, U.Koshimizu, S.Yuasa, F.Hattori, H.Chen, T.Tanaka, M.Okabe, K.Fukuda, T.Akaike
  • 雑誌名: PLoS ONE 1 ページ: e15
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Effect of photo-immobilization of epidermal growth factor on the cellular behaviors. (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Ogiwara, M.Nagaoka, C-S.Cho, T.Akaike
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Commun. 345 ページ: 255-259
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Fabrication of elastic substrates for tissue engineering by two-photon initiated polymerization (2005)
  • 著者名/発表者名: Kimura N., Watanabe T., Totani K., Oguni A., Harada I., Akaike T.
  • 雑誌名: Nonlinear Optics, Quantum Optics 34 ページ: 203-206
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [図書] 再生医療の基礎シリーズ4 再生医療のためのバイオエンジニアリング (2007)
  • 著者名/発表者名: 赤池敏宏
  • 総ページ数: 226
  • 出版者: コロナ社
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より