| 研究課題/領域番号 |
19K20701
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| 研究機関 | 関西大学 |
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研究代表者 |
大高 晋之 関西大学, 先端科学技術推進機構, 特別任用助教 (30739561)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 糖代謝 / シアル酸 / チオール-エン反応 / ゲル / 糖鎖改変 / コラーゲン / 再生医療 / 3Dプリンター |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、糖鎖改変技術を用いて細胞表面に官能基を導入し，チオール含有高分子と化学結合することで細胞自体が架橋剤として作用する新規バイオインクの開発を目標として企画された。2019年度はアルキニル基を導入した線維芽細胞株とチオール化コラーゲンとの光活性型チオール-エン反応によって細胞構造化のための条件検討を行った。糖鎖改変細胞とチオール含有分子のみを用いた構造体形成では、構造体強度が弱かったことから、メタクリロイル基を有する他分岐高分子を添加することで強度の向上を図った。
1. 細胞の糖鎖改変：既報にならいアルキニル化マンノサミンの合成と細胞への取り込み亢進のための疏水化処理を行った。改変糖を添加した培地で線維芽細胞L929を培養し、細胞表面へのアルキニル基導入を確認した。
2. 細胞の構造化：既報にならいコラーゲン側鎖にチオール基を導入したチオール化コラーゲンを合成し、これを任意の比率で糖鎖改変細胞懸濁液に添加し反応液を調整した。この反応液を用いて光活性型チオール-エン反応を行ったところ、強度は幼弱であるものの細胞構造体の形成を確認した。糖鎖改変細胞とチオール化コラーゲンのみでは十分な強度の構造体が形成できないことがわかった。
3. 細胞構造体の高強度化：細胞のみを架橋点としただけでは十分な強度が達成されなかったことから、新たな架橋分子としてメタクリロイル基を末端に有する4分岐ポリエチレングリコール（PEG）を合成した。これを反応液に添加して同様のチオール-エン反応を行ったところ、ピンセットでも取り扱い可能な細胞-ゲル構造体を形成することができた。
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| 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
2019年度は、アルキニル化マンノサミンの合成と細胞膜糖鎖への改変糖導入を確認した。また、ポリチオール（チオール化コラーゲンとチオール化四分岐PEG）を用いた光応答性チオール-エン反応により光照射した細胞同士が構造体を形成することを確認した。当初の想定と比べ実際の細胞構造体の強度が低かったことから、現在は構造体強度を向上するための方策を検討している。交付申請書に記載した研究実施計画から変更点はあるものの、光応答的に細胞構造体が形成されることの概念検証はできており、概ね計画通りの実験遂行が行えているものと評価している。
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| 今後の研究の推進方策 |
2020年度は、糖鎖改変細胞、チオール化コラーゲン、4分岐PEGを組み合わせた細胞構造体の形成を行い、この構造体を継続培養することで、中長期的な強度変化や細胞生存率を評価する。また改変糖を導入していない細胞でも同様の検証を行い、糖鎖改変細胞を用いることの優位性を検証する。構造体強度と細胞生存率を両立しうむ光応答性バイオインクの開発を優先的に行ったのち、当初の計画であった血管内皮構造の構築を目指す。
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