細胞活性化型キメラマトリックスの設計によるＥＳ／ｉＰＳ細胞の機能と分化過程の制御

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23220014
• 研究機関: 公益財団法人国際科学振興財団
• 研究代表者: 赤池 敏宏 公益財団法人国際科学振興財団, 再生医工学バイオマテリアル研究所, 所長 (30101207)
• 研究分担者: 小畠 英理 東京工業大学, 総合理工学研究科(研究院), 教授 (00225484) ; 長岡 正人 福井大学, 学内共同利用施設等, 助教 (90397050)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: ES/iPS細胞 / 再生医工学 / 細胞用まな板 / 細胞マトリックス設計 / 神経細胞 / Ｅ－カドヘリン / Ｎ－カドヘリン / 均一系肝細胞反応

研究実績の概要

近年、失われた臓器や組織を再生する再生医療が大いに注目を集めている。中でもE S/iPS細胞は、この再生医療を実現するための細胞ソースとして期待されれているが、その実現には工学的問題を中心に、多くの困難な課題がのしかかっている。本研究は、ES/iPS細胞用まな板というコンセプトに基づき、様々な固定化型細胞制御因子のオリジナルな設計を通じて、このE S/iPS細胞培養に関わる難関に生命理工学学際的にチャレンジした。すなわち、効率的な未分化増殖培養によるその大量培養法の開発と、その高効率かつ利便性の高い分化制御を実現し、簡便かつ安全性の高い細胞の大量確保に先駆け先鞭をつけた。山中らの方法を含めた世界中の方法がES/iPS細胞の均一な未分化状態の維持とその効率的な分化細胞の調製など決定的に不都合であった。このようなことから、コロニー形成をすることなしに単一細胞・均一系で培養できる系が望まれていた。
我々は、細胞接着分子として知られているE-カドヘリンを細胞認識性バイオマテリアルとして、この分子と免疫グロブリンのFc部分を融合させた、キメラタンパク質E-カドヘリンFc分子の設計に成功した。このE-カドヘリン-Fc固定型培養器材を用いることで、ES/iPS細胞をコロニー化させずに、均一に分散した単一細胞状態での培養を世界ではじめてチャレンジし、成功し、シグナルも比較解析した。
こうして、本研究によりES/iPS細胞均一な増殖・肝細胞・神経細胞への均一系での分化誘導と分離精製を可能とし再生医工学基礎技術を飛躍的に向上させた。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] A hybrid substratum for primary hepatocyte culture that enhances hepatic functionality with low serum dependency. (2015)
  • 著者名/発表者名: Qingyuan Meng, Chunsheng Tao,Zhiye Qiu, Toshihiro Akaike, Fuzhai Cui, Xiumei Wang.
  • 雑誌名: Int J Nanomedicine 巻: 10 ページ: 2301-2323
  • DOI: 10.2147/ljn.575011
  • 査読あり
• [雑誌論文] AFM characterization of chemically treated corneal cells. (2015)
  • 著者名/発表者名: Teiko Shibata-Seki, Kazuki Tajima, Hiroki Takahashi, Hiroya Seki, Junji Masai, Hiroshi Goto, Eiry Kobatake, Toshihiro Akaike, Norihiko Itoh.
  • 雑誌名: Anal Bioanal Chem 巻: 407 ページ: 2631-2635
  • DOI: 10.1007/s00216-015-8473-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Innovative Delivery of siRNA to Solid Tumors by Super Carbonate Apatite (2015)
  • 著者名/発表者名: Xin Wu,Hirofumi Yamamoto,Hiroyuki Nakanishi,Yuki Yamamoto,Akira Inoue,Mitsuyoshi Tei,Hajime Hirose,Mamoru Uemura,Junichi Nishimura,Taishi Hata,Ichiro Takemasa,Tsunekazu Mizushima,Sharif Hossain,Toshihiro Akaike,Nariaki Matsuura,Yuichiro Doki,Masaki Mori
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: March4 ページ: 1-21
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0116022
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cadherin-Fc Chimeric Protein-Based Biomaterials:Advancing Stem Cell Technology and Regenerative Medicine Towards Application (2015)
  • 著者名/発表者名: Kakon Nag,Nihad Adnan,Koichi Kutsuzawa,Toshihiro Akaike
  • 雑誌名: INTECH 巻: 1 ページ: 137-164
  • DOI: org/10.5772/58287
  • 査読あり
• [雑誌論文] バイオ人工肝臓へのチャレンジ 革新的バイオマテリアルとしてのカドヘリンマトリックス工学の応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 赤池敏宏、沓沢好一、荒津史裕、Kakon Nag
  • 雑誌名: アークメディア｢肝胆膵」 巻: 70 ページ: 375-384
  • 査読あり
• [雑誌論文] pH-sensitive carbonate apatite nanoparticles as DNA vaccine carriers enhance humoral cellular immunity. (2014)
  • 著者名/発表者名: Pan He, Shin-nosuke Takeshima, Seiichi Tada, Toshihiro Akaike,Yoshihiro Ito, Yoko Aida
  • 雑誌名: Vaccine 巻: 34 ページ: 6199-6205
  • DOI: 10.1016/j.vaccine.204.09.032
  • 査読あり
• [雑誌論文] E-Cadherin-Fc Chimeric Protein-Based Biomaterial Breaking the Barriers in Stem Cell Technology and Regenerative Medicine (2014)
  • 著者名/発表者名: Nag K, and Akaike T
  • 雑誌名: Advanced Materials Research 巻: 801 ページ: 41-76
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamic chemotactic response of fibroblasts to local stimulation using EGF-immobilized microbeads (2014)
  • 著者名/発表者名: Fumihiro Aratsu,Ichiro Harada,Soichiro Yoshimura,Chong-Su Cho,Toshihiro Akaike,Yoh-ichi Tagawa
  • 雑誌名: Biomaterials 巻: 35 ページ: 2471-2476
  • DOI: 10.1016/j.biomaterials.2013.12.013
  • 査読あり
• [学会発表] Super Effective pH-sensitive carbonate apatite for intracellular regulation of cancer,ES/iPS cells:Advancing nanobiomarerial research towards biomedical engineering (2014)
  • 著者名/発表者名: Sharif Hossain,Toshihiro Akaike
  • 学会等名: 第10回国際高分子カンファランス〔The10th IPC2014)
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2014-12-02 – 2014-12-05
• [学会発表] Cell-recognizable Fc-chimeric protein-based biomaterials are novel tool for advancing stem cell technology and regenerative medicine (2014)
  • 著者名/発表者名: Toshihiro Akaike
  • 学会等名: 第10回国際高分子カンファランス〔The10th IPC2014)
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2014-12-02 – 2014-12-05
• [学会発表] Cadherin-Matrix Engineering in Cell-Recognizable Biomaterials (2014)
  • 著者名/発表者名: Toshihiro Akaike
  • 学会等名: 9th TOIN International Symposium BME
  • 発表場所: Yokohama
  • 年月日: 2014-11-08 – 2014-11-08
  • 招待講演
• [学会発表] Cadherin-Matrix Engineering for new frontier of Cell Recognition Biomaterials (2014)
  • 著者名/発表者名: Toshihiro Akaike
  • 学会等名: 7Th World Congress on Preventive and Regenerative Medicine (WCPRM2014)
  • 発表場所: Chientan Youth Activity Center,Taipei,Taiwan
  • 年月日: 2014-11-04 – 2014-11-07
  • 招待講演
• [学会発表] Cadherin-Matrix Engineering for new frontier of Cell Recognition Biomaterials (2014)
  • 著者名/発表者名: Toshihiro Akaike
  • 学会等名: JSPS A3Foresight International Symposium on Nano-Biomaterials and Regenerative Medicine
  • 発表場所: Tokyo,Japan
  • 年月日: 2014-10-08 – 2014-10-09
  • 招待講演
• [学会発表] SUPER EFFECTIVE CAPATITE NANOPARTICLES AS A VERSETILE TOOL FOR GENE BASED NANO-MEDICINE DELIVERY (2014)
  • 著者名/発表者名: Toshihiro Akaike
  • 学会等名: The 2nd International Symposium on Polymer Ecomaterials
  • 発表場所: Kunming,Chaina
  • 年月日: 2014-08-22 – 2014-08-26
  • 招待講演
• [図書] NIMS NOW (2015)
  • 著者名/発表者名: 赤池敏宏、長崎幸夫、陳国平
  • 総ページ数: 3-6
  • 出版者: NIMS
• [図書] 細胞認識性バイオマテリアルの設計とその組織工学・DDSへの応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 赤池敏宏
  • 総ページ数: 28-30
  • 出版者: 日本バイオマテリアル学会
• [図書] BIOCOMPATIBLE APATITE NANO-PARTICLES:A VERSATILE TOOL FOR CELLULAR DELIVERY OF GENES,SIRNAS,DRUGS AND PROTEINS (2014)
  • 著者名/発表者名: Sharif Hossain,Ezharul Hoque Chowdhury,Nihad Adnan,Toshihiro Akaike
  • 総ページ数: 327 (225-242)
  • 出版者: NOVA