無血清培地での間葉系幹細胞の分離、増殖、分化を促進する官能基配合培養皿

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24659876
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 加藤 幸夫 広島大学, 医歯薬保健学研究院, 研究員 (10112062)
• キーワード: 間葉系幹細胞 / 培養皿 / 無血清培地 / 再生医療

研究概要

（SAMアルキル鎖長の影響）特定の官能基のアルキル基部分の鎖長を延長することにより、その官能基を表面から突き出る形となる混合自己組織化単層分子膜（SAM）を作成して、MSCの接着と増殖の促進を試みた。しかし、表面の凸凹はMSCの接着と増殖を抑制した。（表面官能基の接着促進の分子機構）安定的な細胞接着と増殖には、接着斑とストレスファイバー形成が必須である。これを追求するため、NH2, OH, COOH, CH3 single SAM上にMSCを播種して２４時間後に接着斑を抗vinculin抗体とmicrofilamentに結合するrhodamine phalloidin で、ストレスファイバーをrhodamine phalloidinで染色した。表面OH基はこれらの形成に必須であった。他の官能基はこれらの形成を支持しなかった。ただしOH：COOH混合SAMはOH SAMと同様に形成を支持した。
（再生医療でのMSCの増幅）化学的に規定化された培養皿と培養液にてMSCを大量増幅するためには、無血清での細胞の剥離と播種による継代が必要であるが、現在のところSAM上での継代は困難である。原因を調査中。
（完全化学規定化培養法の他細胞への応用）ラット骨髄MSC, ラット骨芽細胞、ヒト線維芽細胞を無血清培地とSAMを使用して培養することに成功した。
（糖鎖の影響）北海道大学の篠原教授との共同で、化学規定化無血清培地が、MSCの糖脂質合成系酵素の遺伝子発現を介して、糖脂質の組成を変化させることを見いだした。
（遺伝子発現に及ぼすSAMの影響）マイクロアレー解析にて、SAMはMSCでのミトコンドリアの酸化的リン酸化経路の遺伝子発現を選択的に抑制した。したがって、SAM培養では、解糖系が亢進するとともにTCAサイクルが低下した。すなわちミトコンドリアでのROS産生が抑制され、幹細胞のstemnessの維持に有利であった。

研究成果

• [雑誌論文] Seeding of mesenchymal stem cells into inner part of interconnected porous biodegradable scaffold by a new method with a filter paper. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamanaka K, Yamamoto K, Sakai Y, Suda Y, Shigemitsu Y, Kaneko T, Kato K, Kumagai T, Kato Y.
  • 雑誌名: Dental Materials Journal 巻: in press ページ: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel protein, CHRONO, functions as a core component of the mammalian circadian clock. (2014)
  • 著者名/発表者名: Goriki A, Hatanaka F, Myung J,Kim J, Yoritaka T, Tanoue S,Fujimoto K, Kato Y, Matsubara A, Forger D, Takumi T.
  • 雑誌名: PLoS Biol. 巻: 12 ページ: e1001839
  • DOI: 10.1371/journal.pbio.1001839. eCollection 2014.
  • 査読あり
• [雑誌論文] ラット変形性関節症モデルでの高分子ヒアルロン酸応答遺伝子の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 加藤幸夫、本田清昌、中島歩、河本健
  • 雑誌名: 臨床リウマチ 巻: 25(3) ページ: 174-184
• [雑誌論文] Autologous Bone-Marrow Mesenchymal Stem Cell Implantation and Endothelial Function in a Rabbit Ischemic Limb Model. (2013)
  • 著者名/発表者名: Mikami S, Nakashima A, Nakagawa K, Maruhashi T, Iwamoto Y, Kajikawa M, Matsumoto T, Kihara Y, Chayama K, Noma K, Ochi M, Nishimura M, Tsuji K, Kato Y, Goto C, Higashi Y.
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 8 ページ: e67739
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0067739.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mesenchymal stem cells ameliorate experimental peritoneal fibrosis by suppressing inflammation and inhibiting TGF-β1 signaling. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ueno T, Nakashima A, Doi S, Kawamoto T, Honda K, Yokoyama Y, Doi T, Higashi Y, Yorioka N, Kato Y, Kohno N, Masaki T.
  • 雑誌名: Kidney Int. 巻: 84 ページ: 297-307
  • DOI: 10.1038/ki.2013.81.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Age-dependent decrease in the chondrogenic potential of human bone marrow mesenchymal stem cells expanded with fibroblast growth factor-2. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kanawa M, Igarashi A, Ronald VS, Higashi Y, Kurihara H, Sugiyama M, Saskianti T, Pan H, Kato Y.
  • 雑誌名: Cytotherapy 巻: 15 ページ: 1062-72.
  • DOI: 10.1016/j.jcyt.2013.03.015.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Different Circadian Expression of Major Matrix-Related Genes in Various Types of Cartilage: Modulation by Light-Dark Conditions. (2013)
  • 著者名/発表者名: Honda KK, Kawamoto T, Ueda HR, Nakashima A, Ueshima T, Yamada RG, Nishimura M, Oda R, Nakamura S, Kojima T, Noshiro M, Fujimoto K, Hashimoto S, Kato Y.
  • 雑誌名: J Biochem. 巻: 154 ページ: 373-81
  • DOI: 10.1093/jb/mvt068.
  • 査読あり
• [学会発表] Isolation and expansion of mesenchymal stem cells from various tissues, including the umbilical cord, under serum-free conditions (2013)
  • 著者名/発表者名: Yukio Kato, Jinchang Shao, Koichro Tsuji
  • 学会等名: Asia CORD2013
  • 発表場所: 神戸市
  • 年月日: 20130419-20130420
  • 招待講演
• [図書] bHLH Factors in Development and Disease: Current topics in developmental biology (2014)
  • 著者名/発表者名: Kato Y, Kawamoto T, Fujimoto K, Noshiro M.
  • 総ページ数: in press
  • 出版者: Elsevier
• [図書] 幹細胞医療の実用化技術と産業展望 (2013)
  • 著者名/発表者名: 加藤幸夫、邵金昌、長谷川森一、西村正宏、桂由紀、中村憲正、辻紘一郎他
  • 総ページ数: 293
  • 出版者: （株）シーエムシー出版