ナノ構造化糖鎖素子を介した機能糖鎖集密化バイオマテリアルの創出

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21678002
• 研究種目: 若手研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 木質科学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 北岡 卓也 九州大学, 大学院・農学研究院, 教授 (90304766)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2013
• キーワード: 糖鎖 / 酵素反応 / 自己組織化膜 / ナノ構造 / 細胞培養 / バイオインターフェース

研究概要

非水系酵素触媒反応による糖鎖合成技術と構造性糖鎖集積造膜技術を開発し、生理不活性な樹木糖鎖のセロオリゴ糖をナノ構造化素子として機能利用することで、種々の生理活性オリゴ糖鎖をナノレベルで密度制御した新規バイオインターフェースの創出に成功した。ハイブリッド糖鎖自己組織化膜上で細胞培養を行ったところ、細胞形態や生理応答、自然免疫のシグナル伝達等に顕著な影響が見られ、分子ではなく界面ナノ構造が直接誘導する生体反応の存在を実証した。再生医工学分野で注目の糖鎖系バイオマテリアルの学理と新技術を学術領域とする「グライコナノアーキテクトニクス」の研究基盤を開拓した。

研究成果

• [雑誌論文] Hybrid immobilization of galactosyl lactose and cellobiose on a gold substrate to modulate biological responses (2013)
  • 著者名/発表者名: Kitaoka T., Yoshiyama C., Uemura F
  • 雑誌名: Carbohydr. Polym 巻: 92 ページ: 374-379
  • DOI: DOI:10.1016/j.carbpol.2012.09.088
  • 査読あり
• [雑誌論文] Facile and direct synthesis of long-chain chitin from chitobiose via proton-assisted nonaqueous biocatalysis (2013)
  • 著者名/発表者名: Egusa S., Goto M., Kitaoka T
  • 雑誌名: J. Mol. Catal. B : Enzym 巻: 87 ページ: 69-74
  • DOI: DOI:10.1016/j.molcatb.2012.10.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] One-step synthesis of cellulose from cellobiose via protic acid-assisted enzymatic dehydration in aprotic organic media (2012)
  • 著者名/発表者名: Egusa S., Goto M., Kitaoka T
  • 雑誌名: Biomacromolecules 巻: 13 ページ: 2716-2722
  • DOI: DOI:10.1021/bm3006775
  • 査読あり
• [雑誌論文] Helical assembly of azobenzene-conjugated carbohydrate hydrogelators with specific affinity for lectins (2012)
  • 著者名/発表者名: Ogawa Y., Yoshiyama C., Kitaoka T
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 28 ページ: 4404-4412
  • DOI: DOI:10.1021/la300098q
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tailoring hybrid glyco-nanolayers composed of chitohexaose and cellohexaose for cell culture applications (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshiike Y., Kitaoka T
  • 雑誌名: J. Mater. Chem 巻: 21 ページ: 11150-11158
  • DOI: DOI:10.1039/c1jm11448d
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and bio-applications of carbohydrate-gold nanoconjugates with nanoparticle and nanolayer forms (2011)
  • 著者名/発表者名: Kitaoka T., Yokota S., Opietnik M., Rosenau T
  • 雑誌名: Sci. Eng. C 巻: 31 ページ: 1221-1229
  • DOI: DOI:10.1016/j.msec.2010.10.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation and enzymatic behavior of surfactant-enveloped enzymes for glycosynthesis in nonaqueous aprotic media (2010)
  • 著者名/発表者名: Egusa S., Kitaoka T., Igarashi K., Samejima M., Goto M., Wariishi H
  • 雑誌名: J. Mol. Catal. B : Enzym 巻: 67 ページ: 225-230
  • DOI: DOI:10.1016/j.molcatb.2010.08.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-assembly immobilization of hyaluronan thiosemicarbazone on a gold surface for cell culture applications (2010)
  • 著者名/発表者名: Tanaka N., Yoshiike Y., Yoshiyama C., Kitaoka T
  • 雑誌名: Carbohydr. Polym 巻: 82 ページ: 100-105
  • DOI: DOI:10.1016/j.carbpol.2010.04.028
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation and cell culture behavior of self-assembled monolayers composed of chitohexaose and chitosan hexamer (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshiike Y., Yokota S., Tanaka N., Kitaoka T., Wariishi H
  • 雑誌名: Carbohydr. Polym 巻: 82 ページ: 21-27
  • DOI: DOI:10.1016/j.carbpol.2010.04.015
  • 査読あり
• [雑誌論文] One-step lactosylation of hydrophobic alcohols by nonaqueous biocatalysis (2010)
  • 著者名/発表者名: Okutani Y., Egusa S., Ogawa Y., Kitaoka T., Goto M., Wariishi H
  • 雑誌名: Chem Cat Chem 巻: 2 ページ: 950-952
  • DOI: DOI:10.1002/cctc.201000051
  • 査読あり
• [学会発表] 糖鎖集積膜による細胞表面タンパク質を介した細胞内シグナル伝達の活性化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 上村富美、北岡卓也
  • 学会等名: 第64回日本木材学会大会
  • 発表場所: 松山
  • 年月日: 2014-03-14
• [学会発表] TLR-mediated cell stimulation on glyco-decorated biointerfaces composed of chitohexaose and cellohexaose (2013)
  • 著者名/発表者名: Uemura F., Kitaoka T
  • 学会等名: 3rd European Polysaccharide Network of Excellence International Polysaccharide Conference 2013
  • 発表場所: Nice
  • 年月日: 2013-10-23
• [学会発表] Glyco-mediated alignment and regulation of myoblast cells cultured on GlcNAc-clustered micropatterns (2013)
  • 著者名/発表者名: Poosala P., Kitaoka T
  • 学会等名: 3rd European Polysaccharide Network of Excellence International Polysaccharide Conference 2013
  • 発表場所: Nice
  • 年月日: 2013-10-23
• [学会発表] 生理活性オリゴ糖膜の表面密度制御による細胞免疫応答の活性化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 上村富美、北岡卓也
  • 学会等名: セルロース学会第20回年次大会
  • 発表場所: 宇治
  • 年月日: 2013-07-19
• [学会発表] 非水系酵素反応による糖鎖合成と糖鎖系バイオインターフェース材料の研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 北岡卓也
  • 学会等名: 平成24年度セルロース学会賞
  • 発表場所: 宇治(受賞講演)
  • 年月日: 2013-07-18
• [学会発表] Biomimetic alignment of myoblast cells on micropatterned glyco-biointerfaces (2013)
  • 著者名/発表者名: Poosala P., Kitaoka T
  • 学会等名: 繊維学会年次大会2013
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-06-14
• [学会発表] 糖鎖でつくるバイオ界面-木とカニで細胞培養- (2013)
  • 著者名/発表者名: 北岡卓也
  • 学会等名: グリーンサイエンス講演会2013「グリーン・バイオポリマーのフロンティア」
  • 発表場所: 高知
  • 年月日: 2013-06-07
• [学会発表] 構造性多糖類の新機能開拓 (2012)
  • 著者名/発表者名: 北岡卓也
  • 学会等名: 第27回繊維学会西部支部講演会
  • 発表場所: 長崎(招待講演)
  • 年月日: 2012-11-16
• [学会発表] Crystalline cellulose nanofibers as catalyst supports for heterogeneous catalysis (2012)
  • 著者名/発表者名: Kitaoka T
  • 学会等名: 3rd International Cellulose Conference 2012
  • 発表場所: Sapporo (Invited speaker)
  • 年月日: 2012-10-11
• [学会発表] Micropatterned biointerfaces of chitooligomers for cell alignment and cellular biofunction (2012)
  • 著者名/発表者名: Poosala P., Kitaoka T
  • 学会等名: 3rd International Cellulose Conference 2012
  • 発表場所: Sapporo
  • 年月日: 2012-10-11
• [学会発表] Self-assembly immobilization and biointerface design of chitohexaose/cellohexaose hybrid nanolayers (2012)
  • 著者名/発表者名: Uemura F., Kitaoka T
  • 学会等名: 3rd International Cellulose Conference 2012
  • 発表場所: Sapporo
  • 年月日: 2012-10-11
• [学会発表] 生理活性オリゴ糖ハイブリッド膜を用いたヒト肝ガン細胞の生体応答 (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉山千春、北岡卓也
  • 学会等名: セルロース学会第19回年次大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2012-07-13
• [学会発表] 糖鎖集積型ハイブリッドクラスター基板による細胞応答制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 上村富美、北岡卓也
  • 学会等名: 第49回化学関連支部合同九州大会
  • 発表場所: 北九州
  • 年月日: 2012-06-30
• [学会発表] 天然多糖類の新機能開拓-ナノ・バイオ・環境・エネルギー・ものづくり- (2012)
  • 著者名/発表者名: 北岡卓也
  • 学会等名: 独立行政法人科学技術振興機構 戦略的創造研究推進事業CREST「持続可能な水利用を実現する革新的な技術とシステム」第3回公開シンポジウム
  • 発表場所: 東京(招待講演)
  • 年月日: 2012-06-22
• [学会発表] 糖鎖ハイブリッド集積界面のバイオインターフェース機能発現 (2012)
  • 著者名/発表者名: 上村富美、北岡卓也
  • 学会等名: 第62回日本木材学会大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2012-03-15
• [学会発表] 有機溶媒系での酵素的脱水縮合による高効率多糖合成 (2011)
  • 著者名/発表者名: 江草静香、北岡卓也、後藤雅宏
  • 学会等名: 繊維学会秋季研究発表会2011
  • 発表場所: さぬき
  • 年月日: 2011-09-09
• [学会発表] 機能糖鎖集積界面のバイオインターフェース機能 (2011)
  • 著者名/発表者名: 吉山千春、北岡卓也
  • 学会等名: 繊維学会年次大会2011
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-06-09
• [学会発表] Synthesis and bio-functional design of carbohydrate-gold nanoconjugates (2010)
  • 著者名/発表者名: Kitaoka T.
  • 学会等名: International Conference on Chemical and Biological Utilization of Biomass Resources 2010, (Keynote lecturer)
  • 発表場所: Nanjing
  • 年月日: 2010-10-24
• [学会発表] セルロースのナノバイオ材料研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 北岡卓也
  • 学会等名: 高分子学会エコマテリアル研究会
  • 発表場所: 東京(招待講演)
  • 年月日: 2010-07-09
• [学会発表] Synthesis and bio-applications of carbohydrate-gold nanoparticle conjugates (2010)
  • 著者名/発表者名: Kitaoka T.
  • 学会等名: European Cooperation in Science and Technology Strategic Workshop, (Invited speaker)
  • 発表場所: Vienna
  • 年月日: 2010-04-15
• [学会発表] 非水系酵素反応による疎水性アルコールの一段階ラクトシル化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 奥谷友理、江草静香、北岡卓也、割石博之、後藤雅宏
  • 学会等名: 第60回日本木材学会大会
  • 発表場所: 宮崎
  • 年月日: 2010-03-18
• [学会発表] Self-assembling immobilization and bio-functional design of chitin nanolayers on a gold surface (2009)
  • 著者名/発表者名: Yoshiike Y., Yokota S., Kitaoka T., Wariishi H
  • 学会等名: 2009 Busan-Gyeongnam/Kyushu-Seibu Joint Symposium on High Polymers (14th) and Fibers (12th)
  • 発表場所: Kagoshima
  • 年月日: 2009-10-26
• [学会発表] キチン系糖鎖配向膜の調製とバイオインターフェース機能 (2009)
  • 著者名/発表者名: 吉池由佳、横田慎吾、北岡卓也、割石博之
  • 学会等名: セルロース学会第16回年次大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2009-07-02
• [学会発表] Bioactive paper designed by surface modification with lactose via nonaqueous biocatalysis (2009)
  • 著者名/発表者名: Egusa S., Yokota S., Esaki K., Ogawa Y., Kitaoka T., Wariishi H., Goto M
  • 学会等名: 7th International Paper and Coating Chemistry Symposium 2009
  • 発表場所: Hamilton
  • 年月日: 2009-06-11
• [学会発表] Synthesis of oligolactose and alkyllactosides by nonaqueous biocatalysis (2009)
  • 著者名/発表者名: Okutani Y., Egusa S., Ogawa Y., Kitaoka T., Wariishi H., Goto M
  • 学会等名: 7th International Paper and Coating Chemistry Symposium 2009
  • 発表場所: Hamilton
  • 年月日: 2009-06-10
• [図書] セルロースのおもしろ科学とびっくり活用(セルロース学会編), 酵素でセルロースを合成する,セルロース薄膜上で細胞培養 (2012)
  • 著者名/発表者名: 北岡卓也(分担)
  • 総ページ数: 122-123, 126-127
  • 出版者: 講談社
• [備考] 科学新聞(全国版),"第7回日本学術振興会賞に25氏 100量体を超えるセルロース合成 北岡卓也(九州大学)「多糖分子と繊維素材の機能的アーキテクトニクス材料研究」"、科学新聞社、2011年2月18日.
• [備考]
  • URL: http://bm.wood.agr.kyushu-u.ac.jp/
• [産業財産権] 糖ラクトン-アゾベンゼン化合物およびその利用 (2009)
  • 発明者名: 小川由紀子、北岡卓也
  • 権利者名: 国立大学法人九州大学
  • 産業財産権番号: 特許, 特許願2009-285641 号, PCT出願PCT/JP2010/052117
  • 出願年月日: 2009-12-16
  • 外国