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2022 年度 実施状況報告書

メカノセンサー標的型磁性ナノ粒子の創製とヒトiPS細胞精密挙動制御技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 21K04787
研究機関京都大学

研究代表者

堀江 正信  京都大学, 環境安全保健機構, 助教 (60727014)

研究分担者 井藤 彰  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (60345915)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワードメカノバイオロジー / 局所物理刺激 / ヒトiPS細胞 / バイオプロセス / 磁性ナノ粒子 / 細胞製造
研究実績の概要

本年度はメカノセンサー標的型粒子の設計と開発、および物理刺激がヒトiPS細胞に与える影響評価を主として行なった。具体的には直径約10 nmのマグネタイ ト粒子の表面をアミノシランコートしPEG鎖を導入する。さらにミトコンドリア指向性化合物TPPおよび核移行シグナルペプチドを提示させることによって、それぞれミトコンドリアおよび細胞核への送達を目指した。構築したマグネタイト粒子を正電荷脂質膜で包埋することによって、負の電荷を持つ細胞表面に自身で結合し取り込まれる。リポソームの主成分であるDOPEが膜融合することによってマグネタイト粒子はエンドソーム脱出するものと考えた。
当該粒子を構築後テストとして、まずマウスKRAS変異大腸がんCT26細胞(BALB/c)に取り込ませ、集積や細胞影響を評価した。コントロールとしてミトコンドリアターゲッティング部位(TPP)有無の2種類を構築し、評価を行った。その結果、細胞への取り込み量、交流磁場照射による温度上昇はTPPの有無に関わらずに同等であった。一方で、細胞生存率に関してはTPP無しの場合、70%程度であったのに対して、TPPありの場合、40%程度まで低下しており、効果的に細胞を殺傷していることが確認できた。さらに、当該粒子を取り込ませた上記細胞を電子顕微鏡によって観察したところ、TPP提示粒子の方が優位にミトコンドリアに集積していることが確認できた。

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

ミトコンドリア標的型磁性粒子の構築は完了し、ガン細胞をモデルとして標的性や機能確認を終えることができている。それらの結果を論文としてまとめることができている。

今後の研究の推進方策

構築したミトコンドリア標的型磁性ナノ粒子をヒトiPS細胞に取りませ、上記と同様に取り込み量及び交流磁場による発熱、さらに電子顕微鏡を用いたミトコンドリアへの集積を評価する予定である。それらの評価と同時に、ネオジム磁石を用いた細胞内の局所物理刺激などの負荷と細胞応答評価を行っていく。

次年度使用額が生じた理由

コロナ禍によって当初の予定より出張などが減少したことによって、余剰残金を繰越とした。本年度はヒトiPS細胞へのミトコンドリア標的型磁性ナノ粒子の機能評価を行うため、培養培地や遺伝子評価用プライマーや酵素、およびタンパク質評価用抗体などに使用する計画である。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Progress of Endogenous and Exogenous Nanoparticles for Cancer Therapy and Diagnostics2023

    • 著者名/発表者名
      Fujita Hideaki、Ohta Seiichi、Nakamura Noriko、Somiya Masaharu、Horie Masanobu
    • 雑誌名

      Genes

      巻: 14 ページ: 259~259

    • DOI

      10.3390/genes14020259

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Recent advances in animal cell technologies for industrial and medical applications2022

    • 著者名/発表者名
      Horie Masanobu、Yamano-Adachi Noriko、Kawabe Yoshinori、Kaneoka Hidenori、Fujita Hideaki、Nagamori Eiji、Iwai Ryosuke、Sato Yasushi、Kanie Kei、Ohta Seiichi、Somiya Masaharu、Ino Kosuke
    • 雑誌名

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      巻: 133 ページ: 509~514

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2022.03.005

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Nanowarming of vitrified pancreatic islets as a cryopreservation technology for transplantation2022

    • 著者名/発表者名
      Wakabayashi Taisei、Kaneko Masahiro、Nakai Tomoki、Horie Masanobu、Fujimoto Hiroyuki、Takahashi Masazumi、Tanoue Shota、Ito Akira
    • 雑誌名

      Bioengineering & Translational Medicine

      巻: e10416 ページ: 1~12

    • DOI

      10.1002/btm2.10416

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] ヒトiPS細胞の未分化維持培養における物理環境制御 によるサイトカイン低減化への試み2023

    • 著者名/発表者名
      堀江 正信, 藤田 英明
    • 学会等名
      第22回再生医療学会大会
  • [学会発表] 物理環境制御によるヒトiPS細胞の低コスト培養への試み2022

    • 著者名/発表者名
      堀江 正信, 藤田 英明
    • 学会等名
      JAACT2022
  • [学会発表] 軟培養面はヒト iPS 細胞培養における未分化維持を促進する2022

    • 著者名/発表者名
      堀江 正信, 藤田 英明
    • 学会等名
      生物工学若手研究者の集い 夏のオンラインセミナー2022

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公開日: 2023-12-25  

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