ES細胞・iPS細胞の機能制御を可能とする新規荷電性培養基板の開発

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ES細胞やiPS細胞などの高度な多能性を持つ幹細胞は再生医療の基盤資源である。しかし、その維持や分化誘導は多種類の増殖因子を必要とし、高いコストや再現性、効率に課題が残されている。この問題を解決するため、本研究では従来にない視点で、新規培養基板を開発する。すなわち、表面電荷の制御可能な合成ハイドロゲルを用いて、ES/iPS細胞の幹細胞性や分化制御が可能な革新的培養基板を創出する。すでに、申請者は、未分化細胞と分化細胞では維持・増殖・分化に適した足場の電荷が異なることを見出している。また、NGSを用いた遺伝子プロファイルの解析により、正電荷をもつ合成ハイドロゲル上で分化誘導をおこなった際に分化抵抗性を示していた細胞は、Epiblast stem cells (EpiSCs)のようなPrimed型ではなく、むしろ未分化能の高いNaive型ES細胞に近い遺伝子発現プロファイルを示していることを明らかにした。より詳細に遺伝子発現パターンの変化を解析したところ、正電荷ゲル上で分化誘導を行った細胞では、未分化維持に関わるKlf4、Klf2、Klf5の発現量が維持されていた。さらに、これらの上流シグナルを明らかにするため阻害剤による検討をおこなったところ、ERK5経路が関わっている可能性が示唆された。今後は、荷電性ハイドロゲルがヒト多能性幹細胞に与える影響を解析する。これら一連の結果から得られる体系的な理解により、幹細胞性を制御する新たなバイオマテリアルの創出を実現する。