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2014 年度 実績報告書

バイオ界面のリモデリング現象を利用して細胞機能を誘導する培養基板の開発

研究課題

研究課題/領域番号 26702016
研究機関山形大学

研究代表者

干場 隆志  山形大学, 理工学研究科, 准教授 (00469769)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード細胞培養基板 / 細胞外マトリックス / リモデリング / 幹細胞 / 肝細胞 / タンパク質吸着 / バイオ界面
研究実績の概要

再生医療の実現には細胞機能の制御が重要であり、培養基板の開発は重要である。従来、細胞機能を制御するのに、生理活性物質の培養基板への修飾が試みられてきたが、培養に伴い、培養基板表面がリモデリングされ、長期培養後には期待した機能が発揮できなくなる。申請者は適切にリモデリングされた培養基板が細胞機能を強く誘導することを報告し、またPMEA塗布基板では、タンパク質の種類によりその吸着挙動が変化することを見出してきた。本研究では、従来の取り組みとは異なり、培養基板表面が利も出でリングされることにより、細胞機能を発現する培養基板を作製する。また、細胞機能を制御できる培養基板設計のための新たな指針を得る。特に本研究では埋め込み型バイオハイブリッド人工肝臓に向けた肝細胞の機能維持と、再生医療の重要な細胞源である幹細胞の分化制御を可能とする培養基板を作製する。
H26年度は、PMEAおよびその類似体上での肝癌細胞株HepG2および脂肪前駆細胞株である3T3-L1の機能評価を行った。その結果、PMEA上では培養初期においてインテグリンシグナルが弱く、球形を維持しており、またそれに伴い肝機能に関する遺伝子発現量も高かった。また、3T3-L1もPMEA上において、培養初期ではインテグリンシグナルが弱く、球形を維持し、その増殖は抑制されていた。さらに、脂肪分化誘導を行ったところ、PMEA上において、通常の細胞培養基板上よりも強く脂肪分化が誘導することができた。このように、H26年度はPMEAやその類似体上における細胞機能の評価を行い、それぞれの基板上で細胞機能が変化することを見出した。また、培養初期におけるインテグリンシグナルの活性に違いがあることを見出した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

申請時当初、PMEAあるいはその類似体上における細胞外マトリックス(ECM)の発現量等を評価する予定であったが、得られる結果に特許性があることから、まず初めにPMEA類似体上における細胞機能の発現を評価した。その結果、細胞機能に有益な違いが見られ、特許出願に至った。また、今年度の予定であったECMの発現量の評価についても着手している。そのため、当初の計画以上に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

H26年度は予定を変更し、先にH28年度の検討を行った。そのため、本来、H26年度に行う予定であった研究が遅れている。H27年度はH26年度に予定していた研究を加速させる。また、研究室の異動のため、研究環境が大きく変化した。そのため、研究環境の整備にも注力する。

次年度使用額が生じた理由

研究成果を特許として申請するため、H28年度に計画していた実験をH26年度に実施する必要が出てきた。当初、H28年度に細胞機能を評価する予定であったが、上記の理由によりH26年度に行う必要がある。そのため、ウェスタンブロットイメージ解析装置に加え、核酸定量装置も導入する必要があるため、前払い請求を行った。一方で、核酸定量装置も格安で導入することができたため、次年度使用額が生じた。

次年度使用額の使用計画

もともと、前払い請求をおこなったために次年度使用額が生じたため、当初の計画の通り、使用する予定である。使用目的として、主に実験試薬を購入する予定であるが、研究環境の整備にも用いる。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (10件) (うち招待講演 1件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Design of biocompatible and biodegradable polymers based on intermediate water concept.2015

    • 著者名/発表者名
      M. Tanaka, K. Sato, E. Kitakami, S. Kobayashi, T. Hoshiba, K. Fukushima
    • 雑誌名

      Polym J

      巻: 47 ページ: 114-121

    • DOI

      10.1038/pj.2014.129

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optimization of the tissue source, malignancy, and initial substrate of tumor cell-derived matrices to increase cancer cell chemoresistance against 5-fluorouracil.2015

    • 著者名/発表者名
      T. Hoshiba, M. Tanaka
    • 雑誌名

      Biochem Biophys Res Commun

      巻: 457 ページ: 353-357

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2014.12.116.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stem cell culture using cell-derived substrates2014

    • 著者名/発表者名
      B. Joddar, T. Hoshiba, G.Chen, Y. Ito
    • 雑誌名

      Biomaterials Sci

      巻: 2 ページ: 1595-1603

    • DOI

      10.1039/C4BM00126E

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Control of simultaneous osteogenic and adipogenic differentiation of mesenchymal stem cells.2014

    • 著者名/発表者名
      R. Cai, T. Nakamoto, T. Hoshiba, N. Kawazoe, G.Chen
    • 雑誌名

      J Stem Cell Res Ther

      巻: 4 ページ: 223

    • DOI

      10.4172/2157-7633.1000223

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 細胞生物学的手法を用いた細胞と医療用材料の相互作用の解析2015

    • 著者名/発表者名
      干場隆志
    • 学会等名
      第65回医用高分子研究会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-03-08 – 2015-03-08
    • 招待講演
  • [学会発表] 抗癌剤評価のための培養腫瘍細胞が形成した細胞外マトリックス基板の作製2014

    • 著者名/発表者名
      干場隆志、田中賢
    • 学会等名
      第36回日本バイオマテリアル学会大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2014-11-17 – 2014-11-18
  • [学会発表] 中間水量が異なる高分子を用いた細胞機能の制御2014

    • 著者名/発表者名
      干場隆志、大瀧貴之、根本絵梨、佐藤一博、田中賢
    • 学会等名
      第63回高分子討論会
    • 発表場所
      長崎
    • 年月日
      2014-09-24 – 2014-09-26
  • [学会発表] 中間水量が異なる高分子による細胞接着の制御とその応用2014

    • 著者名/発表者名
      干場隆志、佐藤一博、大類寿彦、丸山寛花、遠藤千穂、田中賢
    • 学会等名
      第63回高分子討論会
    • 発表場所
      長崎
    • 年月日
      2014-09-24 – 2014-09-26
  • [学会発表] 血液適合性高分子への細胞接着性の違いによる細胞選別の試み2014

    • 著者名/発表者名
      干場隆志、佐藤一博、田中賢
    • 学会等名
      第43回医用高分子シンポジウム
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2014-07-28 – 2014-07-29
  • [学会発表] 癌進行模倣型マトリックス上における癌細胞挙動の解析2014

    • 著者名/発表者名
      干場隆志、田中賢
    • 学会等名
      第46回日本結合組織学会学術大会第61回マトリックス研究会大会合同学術大会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2014-06-05 – 2014-06-07
  • [学会発表] 中間水量が異なる血液適合性高分子を用いが細胞接着の違いによる細胞選別の試み2014

    • 著者名/発表者名
      干場隆志、佐藤一博、田中賢
    • 学会等名
      第63回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2014-05-28 – 2014-05-30
  • [学会発表] タンパク質の吸着状態の異なる高分子上での癌進行模倣型マトリックスの作製2014

    • 著者名/発表者名
      干場隆志、田中賢
    • 学会等名
      第63回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2014-05-28 – 2014-05-30
  • [学会発表] Breast tumor cell behaviors on in vitro models mimicking extracellular matrix at different malignant stages.2014

    • 著者名/発表者名
      T. Hoshiba, M. Tanaka
    • 学会等名
      2014 Society For Biomateials Annual Conference and Exposition
    • 発表場所
      Denver, CO
    • 年月日
      2014-04-16 – 2014-04-19
  • [学会発表] Cancer cell attachment on a blood compatible polymer, poly (2-methoxyethyl acrylate) (PMEA).2014

    • 著者名/発表者名
      T. Hoshiba, M. Tanaka
    • 学会等名
      2014 Society For Biomateials Annual Conference and Exposition
    • 発表場所
      Denver, CO
    • 年月日
      2014-04-16 – 2014-04-19
  • [産業財産権] 細胞を回収する方法、及びそれに用いられるポリマー2015

    • 発明者名
      田中賢、干場隆志、大類寿彦、佐藤一博、遠藤千穂、大瀧貴之
    • 権利者名
      田中賢、干場隆志、大類寿彦、佐藤一博、遠藤千穂、大瀧貴之
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2015-010751
    • 出願年月日
      2015-01-22
  • [産業財産権] 細胞培養用支持体と、それを用いた細胞培養方法2014

    • 発明者名
      田中賢、干場隆志、他5名
    • 権利者名
      田中賢、干場隆志、他5名
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2014-214456
    • 出願年月日
      2014-10-21

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公開日: 2016-06-01  

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