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本研究は、糖鎖改変技術を用いて細胞膜に官能基を導入し、光応答的に細胞同士を化学結合することで自在の形状に細胞立体構造体を形成する新規バイオインクの開発を目標とした。2020年度までの取り組みで、糖代謝経路を介してメタクリロイル基を修飾したマンノサミン(ManM)を線維芽細胞株L929の膜表面へ導入した。さらに当該細胞とチオール末端を有する４分岐ポリエチレングリコールを混合し、光触媒により細胞膜上でチオール-エン反応を起こすことで細胞同士を積層する条件検討を行った。2021年度は、この取り組みをバイオマテリアル学会にて成果報告した。
残念ながら、2021年1月1日に本研究の研究代者が国立循環器病研究センターに異動したため、本テーマの研究遂行が困難となった。これを受け、本研究で培った合成技術の新たな応用として、遺伝子導入キャリアの開発に着手した。キャリアの構成要素であるメタクリロイル修飾アルギニン(Arg-MA)はManMを参考に合成した。Arg-MAと2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholineの共重合体(PMR)を合成した。PMRは核酸(DNAおよびRNA)と複合化することをゲル遅延アッセイにより見出した。またアルギニンのもつ細胞膜透過性により、PMRが培地添加後30分以内にエンドサイトーシス非依存性に細胞質内に取り込まれることを見出した。このことから、Arg-MAを持つ高分子は遺伝子導入キャリアとして応用できる可能性が期待される。現在、in vitroトランスフェクション実験により、トランスフェクションを達成するPMR組成を探索している。
当初の予定である細胞構造体の光造形技術開発は中断しているものの、メタクリロイル修飾した低分子有機化合物のさらなる活用可能性を提示することができたと考えている。
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