温度応答性培養皿を利用した肝実質細胞と非実質細胞の新規共培養法の開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13308055
• Research Institution: Tokyo Women's Medical University
• Principal Investigator: 岡野 光夫 東京女子医科大学, 医学部, 教授 (00130237)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大和 雅之 東京女子医科大学, 医学部, 講師 (40267117) ; 菊池 明彦 東京女子医科大学, 医学部, 講師 (40266820) ; 横山 昌幸 東京女子医科大学, 医学部, 助教授 (20220577) ; 秋山 義勝 東京女子医科大学, 医学部, 助手 (20349640) ; 清水 達也 東京女子医科大学, 医学部, 助手 (40318100)
• Keywords: ポリ(N-イソプロピルアクリルアミド) / 温度応答性表面 / 細胞シートのマニピュレーション / パターン化共培養 / 肝実質細胞 / 相転移挙動

Research Abstract

本研究では、温度変化に応答して水溶性を大きく変化させ、低温で溶解、高温で不溶となる温度応答性高分子のポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)(PIPAAm)誘導体で修飾したパターン化表面を電子線重合法により作製し、これらの表面の物性解析をするとともに共培養の可能性を追求した。親水性/疎水性の転移温度を32℃より低下させる目的で、あらかじめ電子線重合でPIPAAmを共有結合的に固定化した培養皿に、さらに疎水性のブチルメタクリレート(BMA)モノマー溶液を展開し、マスクを介して電子線照射を行い、マイクロパターン化表面を作製した。この方法で親水性/疎水性(細胞非接着性/接着性)の相転移温度を変化させることに成功した。第1の細胞種を片方のドメインのみが接着性を示す温度で播種し、次に他方のドメインも細胞接着性を示す温度で第2の細胞種を播種することでマイクロパターン化共培養をおこなうことに成功した。さらに温度をすべてのドメインが細胞非接着性を示す温度にまで下げると、すべての細胞がマイクロパターンを維持したまま一枚の細胞シートとして培養皿から脱着し、回収できた。肝実質細胞と血管内皮細胞の共培養系で、肝実質細胞が特異的に産生するアルブミンを蛍光抗体法により検出すると、本共培養系で有意にアルブミン産生が増強していることが明らかになった。特に、内皮細胞と接触している肝実質細胞で非常に強い増強が観察された。この知見は、本研究で追求しているもう一つの共培養系である細胞シート共培養であられた知見とよく一致しており、細胞-細胞間の直接的な接触が重要なシグナルを発していることを強く示唆している。最終年度である次年度ではこの観点からさらに解析を進め、分子レベルで分化機能維持の機構の解明を目指す。

Research Products

• [Publications] M.Harimoto, M.Yamato, M.Hirose, C.Takahashi, Y.Isoi, A.Kikuchi, T.Okano: "Novel approach for achieving double-layered cell sheets co-culture : overlaying endothelial cell sheets on to monolayer hepatocytes utilizing temperature-responsive culture dishes"J. Biomed. Mater. Res.. 62(3). 464-470 (2002)
• [Publications] M.Yamato, C.Konno, M.Utsumi, A.Kikuchi, T.Okano: "Thermally responsive polymer-grafted surfaces facilitate patterned cell seeding and co-culture"Biomaterials. 23. 561-567 (2002)
• [Publications] M.A.Nandkumar, M.Yamato, A.Kushida, C.Konno, M.Hirose, A.Kikuchi, T.Okano: "Two-dimensional cell sheet manipulation of heterotypical co-cultured lung cells utilizing temperature-responsive culture dishes results in long-term maintenance of differentiated epithelial cell function"Biomaterials. 23. 1121-1130 (2002)
• [Publications] T.Shimizu, M.Yamato, Y.Isoi, T.Akutsu, T.Setomaru, K.Abe, A.Kikuchi, M.Umezu, T.Okano: "Fabrication of pulsatile cardiac tissue grafts using a novel 3-dimensional cell sheet manipulation technique and temperature-responsive cell culture surfaces"Circ. Res.. 90. e40-e48 (2002)
• [Publications] T.O.Collier, J.M.Anderson, A.Kikuchi, T.Okano: "Adhesion behavior of monocyte, macrophages and foreign body giant cells on poly (N-isopropylacrylamide) temperature-responsive surfaces"J. Biomed. Mater. Res.. 59. 136-143 (2002)
• [Publications] T.Shimizu, M.Yamato, T.Akutsu, T.Shibata, Y.Isoi, A.Kikuchi, M.Umezu, T.Okano: "Electrically communicating three-dimensional cardiac tissue mimic fabricated by layered cultured cardiomyocyte sheets"J. Biomed. Mater. Res.. 60. 110-117 (2002)
• [Publications] M.Harimoto, M.Yamato, A.Kikuchi, T.Okano: "Tissue Engineering for Therapeutic Use 6, Y.Ikada, Y.Umakoshi, T.Hotta, Eds."Double layerd co-culture of hepatocytes and endothelial cell sheets by cell sheet engineering. 4 (2002)