2015 Fiscal Year Annual Research Report
水生昆虫シルクナノ繊維と3次元織布技術を用いる幹細胞培養足場材料開発
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26288101
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
塚田 益裕 信州大学, 繊維学部, 特任教授 (20414922)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平林 公男 信州大学, 学術研究院繊維学系, 教授 (20222250)
大川 浩作 信州大学, 学術研究院繊維学系, 教授 (60291390)
野村 隆臣 信州大学, 学術研究院繊維学系, 助教 (90362110)
新井 亮一 信州大学, 学術研究院繊維学系, 助教 (50344023)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 水生昆虫 / シルク繊維 / ナノファイバー / 足場材料 / バイオメディカルマテリアル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
水生昆虫体内の絹糸腺からシルクタンパク質を精製するこれまでの手法を改良し、より多量かつ高品質な試料を得るため、次のことを試行した: (i) 飼育水槽内で吐糸されたシルク繊維から、シルクタンパク質の直接可溶化、(ii) 適切な昆虫捕獲時期を特定するための時系列的遺伝子解析および水温との相関、(iii) シルクタンパク質収量の評価。(i) では、ある種のキレート化合物およびタンパク質変成剤の共存下において、シルクタンパク質主成分である Smsp-1 が可溶化できることが判った。(ii) では、シルクタンパク質遺伝子発現が季節、すなわち、幼虫ステージにが5令となる初夏において、シルクネット品質がある程度保証されること、また、水温が低下する冬期にはシルクタンパク質合成 (翻訳) 活性が低下することが明らかになった。(iii) では、(i) の手法により可溶化・回収される収率は、原料乾燥重量のおよそ 40-50% であり、絹糸腺からのシルクタンパク質主成分精製と比較して操作効率が向上した。特に、絹糸腺からのシルク抽出物と異なり、(i) の手法により得られるシルクタンパク質は体液と等張な緩衝液に溶解することから、足場材原料としてより好適な性質をもつ。上記 (i)-(iii) の知見は、個別の原著論文および国際学会発表として対外発信し、一般向けにプレスリリースも行った。当初研究目的の計画的な進捗に加え、血管内治療薬としての水生昆虫シルクタンパク質の利活用に関する PCT 出願も併せて行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
水生昆虫の１種でヒゲナガカワトビケラを実験室飼育環境におき、吐糸されるシルク様繊維をグラムスケールで採取する手法を前年度開発した。本年度では、採取したシルク様繊維から、構成成分タンパク質を「直接」可溶化できる手段を見いだす事ができ、これにより、従来、絹糸腺から精製していた水生昆虫シルク主成分タンパク質を、より効率的かつ簡便に取得することが可能となった。水生昆虫シルク主成分タンパク質をさらに効率的に得るため、シルクタンパク質遺伝子発現の通年パターン解析、および、シルクタンパク質合成装置である絹糸腺リボゾーム活性と水温との相関を示唆する結果が得られている。他方で、水生昆虫シルクタンパク質をグラムスケール以上に取得可能な技術開発はより困難であると想定されるため、当初、シルクタンパク質単独のナノファイバー作成を試行する方向をやや転換し、水生昆虫シルクタンパク質とカイコフィブロインとの複合化を細胞培養足場として最初に評価することとした。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初計画を若干変更し、水生昆虫シルクタンパク質とカイコフィブロインとの複合化を細胞培養足場として最初に評価することとしたため、次の検討事項が必要となった: (i) 複合材料形状の検討、(ii) (i) の形状への整形を可能にする成分比率、(iii) 複合材料表面の細胞的合成。平成28年度では、最初に、複合スポンジ (多孔質) 形状を試験し、(ii) において、水生昆虫シルクタンパク質とカイコフィブロインのうち、後者を主成分とする組成を検討する。(iii) の実験のために試料する細胞として骨芽細胞を用い、増殖・伸展形態、足場への接着率、分化誘導などに関する知見をえながら、複合足場特性を調べる。
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| Causes of Carryover |
消耗品の価格変動により当初見積よりも安価に購入できたため。これは次年度の消耗品費として執行する。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成28年度請求額と合わせて、おもに細胞培養実験の培地関連部材の購入に充てる。
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[Journal Article] Characterization of silk gland ribosomes from a bivoltine caddisfly, Stenopsyche marmorata: translational suppression of a silk protein in cold conditions2016
Author(s)
Nomura, Takaomi; Ito, Miho; Kanamori, Mai; Shigeno, Yuta; Uchiumi, Toshio; Arai, Ryoichi; Tsukada, Masuhiro; Hirabayashi, Kimio; Ohkawa, Kousaku
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Journal Title
BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS
Volume: 469
Pages: 210-215
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Molecular cloning, gene expression analysis, and recombinant protein expression of novel silk proteins from larvae of a retreat-maker caddisfly, Stenopsyche marmorata2015
Author(s)
Bai, Xue; Sakaguchi, Mayo; Yamaguchi, Yuko; Ishihara, Shiori; Tsukada, Masuhiro; Hirabayashi, Kimio; Ohkawa, Kousaku; Nomura, Takaomi; Arai, Ryoichi
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Journal Title
BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS
Volume: 464
Pages: 814-819
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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