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2015 年度 実施状況報告書

細胞を架橋点とするスマートゲルの創製とゲル内細胞反応を利用した機能創発

研究課題

研究課題/領域番号 15K13791
研究機関甲南大学

研究代表者

長濱 宏治  甲南大学, フロンティアサイエンス学部, 准教授 (00551847)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワード機能性ハイドロゲル / 刺激応答ゲル / 細胞表面クリック反応 / 細胞機能利用 / バイオマテリアル
研究実績の概要

平成27年度では、生細胞と高分子化合物との細胞表面クリック反応により、細胞を架橋点とするハイドロゲルの作製に取り組んだ。具体的には、合成したアジド基修飾マンノサミンを培地中に添加することで、細胞の糖代謝反応を利用して細胞膜タンパク質の糖鎖末端シアル酸にアジド基を導入した。この反応は浮遊細胞、付着細胞、がん細胞、正常細胞など普遍的であることを確認した。アジド基修飾をしても細胞は生存しており、一般的な細胞反応は非修飾細胞と同程度であることも確認した。得られたアジド基提示細胞のアジド基は培地中で様々なアルキン化化合物とクリック反応が進行し、生じた結合は数日間安定に残存することが分かった。そこで、シクロオクチン基を側鎖に複数導入したポリ(γ-グルタミン酸)を合成し、培地中でアジド化細胞と反応させたところ、細胞とポリ(γ-グルタミン酸)間でクリック反応が進行し、細胞が高分子により架橋されたハイドロゲルを形成した。用いる細胞濃度と高分子濃度を変化させることにより、ハイドロゲルのサイズをある程度制御することが可能であった。このゲルは力学的に安定で、ピペッティング操作でも崩壊しなかった。細胞の選択的物質取り込み特性を利用することによりハイドロゲルに機能物質を担持でき、細胞のアポトーシス誘導をトリガーとし機能物質はゲル外放出された。以上より、細胞表面クリック反応による細胞架橋ゲルの作製に成功し、細胞反応を利用してゲルの高次機能を付加できることも実証した。
以上の成果を国内学会にて複数回発表し、高い評価を得ている。また、本研究成果をまとめた英語論文を国際的学術誌(Scientific Reports誌)に投稿し、現在査読中である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

平成27年度では、「細胞架橋ゲルの作製」および「ゲル内で起こる細胞反応の定量解析」を計画していた。実際に上記通り、細胞架橋ゲルの作製方法を確立し、ゲル内の細胞反応を定量解析したため、本課題は概ね計画通りに進行していると評価できる。しかし、ゲルの物性解析として計画していたゲルの粘弾性解析は行えていないため、次年度に実施する。また、ゲル内での細胞反応として、細胞増殖・代謝反応は解析したものの、細胞分裂や遊走、細胞間結合形成などは未解析であるため、次年度実施する。一方、次年度に実施する予定であった「ゲル内の細胞反応を利用したゲルの機能創発」について、一部内容を先行して実施した。以上、年度をまたいで研究の進行順序は多少変わったものの、平成27年度では概ね順調に研究計画が進展していると判断できる。

今後の研究の推進方策

平成28年度では、前年度に完遂できなかった「ゲル内で起こる細胞反応の定量解析」に関して、特にゲル内の細胞の細胞分裂、細胞遊走、細胞間結合形成について実施する。また、同じく未実施であったゲルの粘弾性解析を行う。当初より計画していた「細胞反応を利用したゲルの機能創発」について、細胞分裂、細胞増殖、細胞遊走、細胞間結合形成を利用したゲルの機能創発を実施する。本計画の遂行する上で問題は見当たらず、停滞や遅れなく研究計画を推進できると考えている。

次年度使用額が生じた理由

前述のとおり、実験計画に年度をまたいだ順序変更が生じたため、物品費に差額が生じた。

次年度使用額の使用計画

前年度未実施の実験を今年度実施するため、繰り越し分は物品費として使用する。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2015 その他

すべて 学会発表 (5件) 備考 (2件)

  • [学会発表] 細胞架橋が型スマートゲルの創製および細胞反応を利用した機能創発2015

    • 著者名/発表者名
      武本紋佳、長濱宏治
    • 学会等名
      第37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・京都市)
    • 年月日
      2015-11-09 – 2015-11-10
  • [学会発表] 細胞を架橋点とする“生きた”ゲルの創製と細胞反応を活かした機能創発2015

    • 著者名/発表者名
      武本紋佳、長濱宏治
    • 学会等名
      第64回高分子討論会
    • 発表場所
      東北大学川内キャンパス(宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2015-09-15 – 2015-09-17
  • [学会発表] 細胞を架橋点とする“生きた”スマートゲルの開発および細胞反応を利用した機能創発2015

    • 著者名/発表者名
      武本紋佳、長濱宏治
    • 学会等名
      第25回バイオ・高分子シンポジウム
    • 発表場所
      東京工業大学大岡山キャンパス(東京都・目黒区)
    • 年月日
      2015-07-23 – 2015-07-24
  • [学会発表] 細胞を架橋点とする新規スマートゲルの開発および細胞反応を利用した機能創発2015

    • 著者名/発表者名
      武本紋佳、長濱宏治
    • 学会等名
      第61回高分子研究発表会(神戸)
    • 発表場所
      兵庫県民会館(兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2015-07-17 – 2015-07-17
  • [学会発表] 細胞表面糖鎖修飾を利用した細胞架橋ゲルの開発とその機能探索2015

    • 著者名/発表者名
      武本紋佳、長濱宏治
    • 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 – 2015-05-29
  • [備考] 甲南大学フロンティアサイエンス学部 教育・研究活動データベース検索

    • URL

      http://www.konan-first.jp/database/search.php

  • [備考] 甲南大学フロンティアサイエンス学部 生命高分子科学研究室ホームページ

    • URL

      http://www.pi.konan-u.ac.jp/nagahama

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公開日: 2017-01-06  

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