細胞間接着を導くジッパー状分子の創製と細胞間相互作用の時空間的解析手法の確立

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26702017
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 寺村 裕治 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任准教授 (10365421)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 細胞表面修飾 / PEG脂質 / ジッパー状分子 / 細胞間相互作用 / DNA

研究実績の概要

同種あるいは異種の細胞間の相互作用は、発生から免疫反応あるいは癌の転移現象など、ほとんどの生命現象で重要な役割を担う基本現象の一つである。本研究では、同種あるいは異種の細胞間で起きる生物学的な細胞間相互作用を調べる材料開発とその手法の確立が目的である。細胞膜と疎水性相互作用する両親媒性高分子であるポリエチレングリコール結合脂質と単鎖DNAが結合したssDNA-PEG脂質を合成し、ジッパー状分子として細胞の表面修飾に利用した。相補配列を有する単鎖DNAの組み合わせを利用することで、同種あるいは異種の細胞同士を接着させることに成功し、併せて、細胞膜上へのssDNAの導入率を制御することで、細胞同士の接着状態を制御できることを見出した。また、ジッパー状分子を利用して、正常細胞とがん細胞の細胞間接着を誘導した後に、細胞同士の相互作用を調べたところ、正常細胞がガン細胞内部へ取り込まれる挙動を発見した。詳細については、現在解析中だが、ジッパー状分子による細胞同士の特異的な相互作用を調べることを実証できた。

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

本研究は、実験計画に通り、概ね順調に進展している。細胞同士の接着をジッパー状分子の表面密度により制御できることを見出せたことから、その接着挙動を容易に調べることが実現できた。

今後の研究の推進方策

今後は、細胞同士の相互作用、特に、正常細胞とガン細胞同士の細胞同士の相互作用に着目して、そのメカニズムを詳細に調べることを予定している。
また、細胞融合を引き起こすジッパー状分子の分子設計を行う。特に、本年度は、PEG鎖長を変化させ、接着界面の距離を短くできる分子設計に取り組む。また、膜融合に関与しているSNAREタンパク質の構造を模倣した、DNA配列を利用する。5’と3’末端からジッパー状分子に結合させ、細胞同士の物理的距離を短くし膜融合を導くことを目指す。また、平面脂質膜モデルを用いて、共焦点レーザー顕微鏡ならびに全反射蛍光顕微鏡により細胞との接着と融合を観察し、そのメカニズムも調べる。

次年度使用額が生じた理由

分子量の異なる両親媒性高分子の合成を行った際に、予想とは異なり、末端官能基の反応性が低いため、予定通りの合成を完了できなかった。

次年度使用額の使用計画

合成時間や試薬濃度を調整し、分子量の異なる両親媒性高分子の合成を完了させる

研究成果

• [国際共同研究] ウプサラ大学/リンネア大学/カロリンスカ研究所(スウェーデン)
  • 国名: スウェーデン
  • 外国機関名: ウプサラ大学/リンネア大学/カロリンスカ研究所
• [国際共同研究] オスロ大学(ノルウェー)
  • 国名: ノルウェー
  • 外国機関名: オスロ大学
• [国際共同研究] カールスルーエ工科大学(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: カールスルーエ工科大学
• [雑誌論文] Transplantation of Co-aggregates of Sertoli cells and Islet cells into Liver Without Immunosuppression (2014)
  • 著者名/発表者名: Naohiro Takemoto, Xibao Liu, Kento Takii, Yuji Teramura, and Hiroo Iwata
  • 雑誌名: Transplantation 巻: 94 ページ: 287-293
  • DOI: 10.1097/01.TP.0000438198.76531.03
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Do ABO Blood Group Antigens Hamper the Therapeutic Efficacy of Mesenchymal Stromal Cells? (2014)
  • 著者名/発表者名: Guido Moll, Annika Hult, Lena von Bahr, Jessica J. Alm, Nina Heldring, Osama A. Hamad, Lillemor Stenbeck-Funke, Stella Larsson, Yuji Teramura, Helene Roelofs, Bo Nilsson, Willem E. Fibbe, Martin L. Olsson, Katarina Le Blanc
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 9 ページ: e85040
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0085040
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Mediation of a non-proteolytic activation of complement component C3 by phospholipid vesicles (2014)
  • 著者名/発表者名: Yvonne Klapper, Osama A Hamad, Yuji Teramura, Gero Leneweit, Gerd Ulrich Nienhaus, Daniel Ricklin, John D. Lambris, Kristina N Ekdahl, Bo Nilsson
  • 雑誌名: Biomaterials 巻: 35 ページ: 3688-3696
  • DOI: 10.1016/j.biomaterials.2013.12.085
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Lectin-tagged Fluorescent Polymeric Nanoparticles for Targeting of Sialic Acid on the Living Cells (2014)
  • 著者名/発表者名: Jaebum Cho, Keiichiro Kushiro, Yuji Teramura, Madoka Takai
  • 雑誌名: Biomacromolecules 巻: 15 ページ: 2012-2018
  • DOI: 10.1021/bm500159r
  • 査読あり
• [雑誌論文] Do cryopreserved mesenchymal stromal cells display impaired immunomodulatory and therapeutic properties? (2014)
  • 著者名/発表者名: Guido Moll, Lena von Bahr, Jessica J. Alm, Lindsay C. Davies, Nina Heldring, Lillemor Stenbeck-Funke, Osama A. Hamad, Robin Hinsch, Lech Ignatowicz, Matthew Locke, Helena Lonnies, John D. Lambris, Yuji Teramura, Kristina Nilsson-Ekdahl, Bo Nilsson, Katarina Le Blanc
  • 雑誌名: Stem Cells 巻: 32 ページ: 2430-2442
  • DOI: 10.1002/stem.1729
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] DNA結合PEG脂質を利用した異なる細胞同士の相互作用解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 寺村裕治、高井まどか
  • 学会等名: 第３６回日本バイオマテリアル学会
  • 発表場所: 東京都江戸川区船堀 タワーホール船堀
  • 年月日: 2014-11-17 – 2014-11-18
• [学会発表] Cell surface engineering with biomaterials for islet transplantation (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuji Teramura
  • 学会等名: 1st Immune Responses to Biosurfaces: Mechanisms and Therapeutic Interventions
  • 発表場所: Chania, Greece
  • 年月日: 2014-09-27 – 2014-10-02
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] DNA 結合PEG脂質を利用した異種細胞同士の相互作用解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 寺村裕治、高井まどか
  • 学会等名: 第43回医用高分子シンポジウム
  • 発表場所: 東京都江東区青海 産業技術総合研究所 臨海副都心センター
  • 年月日: 2014-07-28 – 2014-07-29
• [学会発表] 高分子による免疫反応の制御のための細胞表面修飾と糖尿病治療への応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 寺村裕治
  • 学会等名: 第６０回高分子研究会（神戸）
  • 発表場所: 兵庫県神戸市中央区 兵庫県民会館
  • 年月日: 2014-07-24 – 2014-07-25