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2021 年度 実施状況報告書

ペプチド技術の融合による細胞の3次元化と組織工学への応用

研究課題

研究課題/領域番号 19K12810
研究機関関西大学

研究代表者

平野 義明  関西大学, 化学生命工学部, 教授 (80247874)

研究分担者 大槻 周平  大阪医科薬科大学, 医学部, 講師 (20589840)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワード組織工学 / 足場材料 / ペプチドハイドロゲル / 軟骨 / 半月板 / 腱 / RGDS / 細胞集合体
研究実績の概要

本年度は、研究計画書に基づいて下記の2項目について、研究を遂行した。
・細胞集合体埋入ペプチドハイドロゲルの機能解析:ペプチドハイドロゲルと細胞集合体との融合によるオルガノイド様組織形成の検討肝細胞(HepG2, HepRG)と血管内皮細胞(HUVEC)やヒト間葉系肝細胞(hMSC)とHUVECを用いた細胞集合体誘導ペプチドの効果を検証したところ、何れの細胞においても集合体を誘導することが可能となり、Live/Deadアッセイから生細胞のみであることが明らかになり、また細胞機能は1.5倍から2倍程度向上できることが明らかになった。肝臓オルガノイド様組織の観察解析結果については認めることができなかった。
・細胞集合体埋入ペプチドハイドロゲルの半月板再生評価:RGDSを含んだベータヘアピン構造を有するペプチドハイドロゲルが半月板再生に有効かどうかについて、ウサギの半月板・軟骨損傷モデルに埋入して検証した。また、半月板再生用足場としての機械特性についても合わせて検証した。その結果、いずれも細胞を埋入せずペプチドハイドロゲルだけで半月板・軟骨損傷が12週程度で再生した。組織学的評価・コラーゲン組織再生においてもペプチドハイドロゲル足場の有効性が証明された。軟骨・骨芽細胞集合体やhMSC集合体を埋入したペプチドハイドロゲルをinvitroで解析したところ、ゲル内で増殖することが明らかになった。また、埋入する細胞数や培養条件のコントロールがとても重要であることが明らかになった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

新型コロナウイルスの蔓延により緊急事態宣言やまん延防止等重点措置が発出され、濃厚接触者等により研究室閉鎖や研究室使用の時間制限が行われたため研究計画より遅れていると判断する。
・肝臓オルガノイド様組織の観察解析は、充分研究展開できなかった。
・細胞集合体埋入ペプチドハイドロゲルの半月板再生評価;概ね予定通りに実施したが、再現性や条件検討を十分行うことができなかった。
以上のように、研究時間の制約により目標を達成出来なかった。達成出来なかった目標については、令和4年度に繰越実施予定である。

今後の研究の推進方策

・細胞集合体誘導ペプチドと肝内胚葉細胞、血管内皮細胞、間葉系細胞を共培養することにより早く効率的に肝臓オルガノイド様組織が形成されるかを検討する。形成された肝臓オルガノイド様組織は、組織学的に解析し評価する。
・ペプチドハイドロゲル足場材料による半月板再生評価;ペプチドハイドロゲルが半月板再生に有効かどうかについてウサギの半月板・軟骨損傷モデルに埋入して検証した。その結果をもとに、半月板再生用足場としての動物種等を考慮して機械特性について検証する。その後、ペプチドハイドロゲルのみを、ウサギの半月板・軟骨損傷モデルに埋入して、細胞集合体組織の挙動や細胞の増殖・組織再生状態やハイドロゲルの分解挙動を解析する。また、関節周りの腱などにも適用範囲を広げて、組織再生能を評価する。

次年度使用額が生じた理由

新型コロナウイルスの影響による緊急事態宣言等で研究の進捗が予定よりやや遅れた。また国際会議(海外出張)および国内学会の開催がオンラインに切り替わり出張費が残った。
次年度は遅れた実験を行うための消耗品費に充当、また、対面学会の開催が可能になれば出張費として使用する。

  • 研究成果

    (22件)

すべて 2022 2021 2019 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件) 備考 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Anti-Nucleation Peptide Screened from A Phage-displayed Peptide Library2022

    • 著者名/発表者名
      S. Okamoto, S. Matsuki, Y. Katakura, Y. Hirano
    • 雑誌名

      Peptide Science

      巻: 2021 ページ: 103-104

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Functional Analysis of Cell-aggregate Inducing Peptide2022

    • 著者名/発表者名
      I. Amimoto, R. Watanabe, Y. Hirano
    • 雑誌名

      Peptide Science

      巻: 2021 ページ: 139-140

    • 査読あり
  • [学会発表] Anti-ice nucleation peptide applied for cell stock solution2022

    • 著者名/発表者名
      Y. Hirano, K. Ichikawa
    • 学会等名
      Joint Symposium-SFB+JSB
    • 国際学会
  • [学会発表] elf-assembling beta-hairpin peptide hydrogel scaffold for meniscal defect2022

    • 著者名/発表者名
      Y. Hirano, N. Okuno, S. Otsuki, J. Aoyama, K. Nakagawa, T. Murakami, K. Ikeda, T. Okayoshi, H. Wakama, Y. Okamoto, M. Neo
    • 学会等名
      Joint Symposium-SFB+JSB
    • 国際学会
  • [学会発表] 抗氷核ペプチドを利用した細胞・組織保存用培地の開発2022

    • 著者名/発表者名
      平野義明
    • 学会等名
      関西大学メディカルポリマーシンポジウム
  • [学会発表] ペプチドによる細胞環境の制御2022

    • 著者名/発表者名
      平野義明
    • 学会等名
      近畿大学工学部化学生命工学科 生体材料化学研究室セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] Cell Aggregation Inducing Periodic Peptide for 3D Cell Culture2021

    • 著者名/発表者名
      Y. Hirano, I. Amimoto, Y. Futaki
    • 学会等名
      8th Asian Biomaterials Congress
    • 国際学会
  • [学会発表] 歯エナメル質由来ペプチドを用いたバイオミネラリゼーション2021

    • 著者名/発表者名
      丹波雄介、矢島辰雄、平野義明
    • 学会等名
      日本バイオマテリアル学会関西ブロック第16回若手研究発表会
  • [学会発表] 自己組織化ベータ-ヘアピンペプチドゲルを用いた三次元培養基材の設計2021

    • 著者名/発表者名
      宮部享幸、平野義明
    • 学会等名
      第43回日本バイオマテリアル学会大会
  • [学会発表] フジツボ由来のベータ-シートペプチドを用いた自己組織化ペプチドハイドロゲルの設計2021

    • 著者名/発表者名
      平野義明、髙木亜美、藤井大輔、紙野 圭
    • 学会等名
      第43回日本バイオマテリアル学会大会
  • [学会発表] Functional analysis of cell-aggregate inducing peptide2021

    • 著者名/発表者名
      I. Amimoto, R. Watanabe, Y. Hirano
    • 学会等名
      第58回ペプチド討論会
  • [学会発表] Anti-nucleation peptide screened from a phage displayed peptide library2021

    • 著者名/発表者名
      S. Okamoto, S. Matsuki, Y. Katakura, Y. Hirano
    • 学会等名
      第58回ペプチド討論会
  • [学会発表] 細胞集合体誘導ペプチドによる細胞の3次元化2021

    • 著者名/発表者名
      網本育史、渡邉莉野、二木雄大、平野義明
    • 学会等名
      第70回高分子討論会
  • [学会発表] 非天然アミノ酸を組み込んだベータ-ターンペプチドの設計2021

    • 著者名/発表者名
      山内翔太、平野義明
    • 学会等名
      第67回高分子研究発表会(神戸)
  • [学会発表] ペプトイドの合成方法の確立とバイオマテリアルへの展開2021

    • 著者名/発表者名
      山田裕也、平野義明
    • 学会等名
      第67回高分子研究発表会(神戸)
  • [学会発表] ぬれ性の異なる基材上でのペプチドによる細胞集合体の誘導2021

    • 著者名/発表者名
      渡邉莉野、網本育史、平野義明
    • 学会等名
      第67回高分子研究発表会(神戸)
  • [学会発表] 細胞集合体誘導ペプチドによる細胞の3次元化と機能評価2021

    • 著者名/発表者名
      平野義明、網本育史
    • 学会等名
      第50回医用高分子シンポジウム
  • [学会発表] フジツボ由来配列を用いたペプチドハイドロゲル内での細胞培養2021

    • 著者名/発表者名
      髙木亜美、藤井大輔、紙野 圭、平野義明
    • 学会等名
      第70回高分子学会年次大会
  • [学会発表] 細胞集合体誘導ペプチドによる細胞の3次元化の解析2021

    • 著者名/発表者名
      網本育史、平野義明
    • 学会等名
      第70回高分子学会年次大会
  • [備考] 関西大学化学生命工学部 生体物質化学研究室

    • URL

      https://biomol.chemmater.kansai-u.ac.jp/

  • [備考] 関西大学メディカルポリマー研究センター

    • URL

      https://www.kansai-u.ac.jp/ku-smart/kump/

  • [産業財産権] 関節疾患治療用の医薬組物及びその製造方法2019

    • 発明者名
      大槻周平, 奥野修大, 平野義明
    • 権利者名
      学校法人関西大学 学校法人大阪医科薬科大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      6873436

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公開日: 2022-12-28  

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