マイクロマシンを用いた腸内での細胞パターニングと炎症性腸疾患治療への応用

炎症性腸疾患の新たな治療法として幹細胞を用いた再生医療が注目されている。本研究では、体内など閉ざされた空間内に自在に細胞を配置できる独自開発したマイクロマシンを用いて、腸の病変部に自在に細胞を配置する技術を確立し、腸炎モデルマウスの腸内での多種類の細胞の配置や、配置した細胞による組織修復治療を行い、確実かつ正確に正常組織を再生できる新たな治療法の確立を目的としている。治療のための細胞配置操作は、病変部への細胞配置と、病変部に配置した細胞の上にさらに別の細胞を配置する細胞の積層の２通りがある。本研究では、短時間で配置操作を行うために、病変部が正電荷分子の蓄積のために正電荷を有していることや、細胞表面がもともと負電荷であることに着目し、静電気力を利用した物理吸着により細胞を配置することを考えている。本年度は、この物理吸着を利用した細胞配置技術の基盤構築を行った。まず、タンパク質製ゲルと正電荷ポリマーを用いて、腸の病変部を模倣した正電荷表面を有するゲルを作製し、ゲル表面にマイクロマシンを用いて細胞を輸送し配置する実験を行った。マシンに含有させる磁性ナノ粒子の種類や含有量を最適化し、磁力を利用してマシンが運んだ細胞をゲル表面に密に接触させることで、30分以内の短時間でゲル表面に良好に細胞を配置することができた。また、線維芽細胞の上に、マシンで輸送した同じ種類の細胞を30分以内に積層することにも成功した。この際、無処理の細胞と、正電荷に富むオリゴペプチド＋PEG鎖（スペーサー）＋脂肪酸（細胞膜挿入部位）から成る細胞膜挿入剤を細胞表面に導入して正電荷量を増加させた細胞、の２種類の細胞を実験に用いたが、どちらの細胞においても良好に積層が可能であることが分かった。さらに、線維芽細胞の上に、別の種類の細胞（ストローマ細胞）を30分以内に積層することにも成功した。

炎症性腸疾患の新たな治療法として幹細胞を用いた再生医療が注目されている。本研究では、体内など閉ざされた空間内に自在に細胞を配置できる独自開発したマイクロマシンを用いて、腸の病変部に自在に細胞を配置する技術を確立し、腸炎モデルマウスの腸内での多種類の細胞の配置や、配置した細胞による組織修復治療を行い、確実かつ正確に正常組織を再生できる新たな治療法の確立を目的としている。治療のための細胞配置操作は、病変部への細胞配置と、病変部に配置した細胞の上にさらに別の細胞を配置する細胞の積層の２通りがある。本研究では、短時間で配置操作を行うために、病変部が正電荷分子の蓄積のために正電荷を有していることや、細胞表面がもともと負電荷であることに着目し、静電気力を利用した物理吸着により細胞を配置することを考えている。本年度は、この物理吸着を利用した細胞配置技術の基盤構築を行った。まず、タンパク質製ゲルと正電荷ポリマーを用いて、腸の病変部を模倣した正電荷表面を有するゲルを作製し、ゲル表面にマイクロマシンを用いて細胞を輸送し配置する実験を行った。マシンに含有させる磁性ナノ粒子の種類や含有量を最適化し、磁力を利用してマシンが運んだ細胞をゲル表面に密に接触させることで、30分以内の短時間でゲル表面に良好に細胞を配置することができた。また、線維芽細胞の上に、マシンで輸送した同じ種類の細胞を30分以内に積層することにも成功した。この際、無処理の細胞と、正電荷に富むオリゴペプチド＋PEG鎖（スペーサー）＋脂肪酸（細胞膜挿入部位）から成る細胞膜挿入剤を細胞表面に導入して正電荷量を増加させた細胞、の２種類の細胞を実験に用いたが、どちらの細胞においても良好に積層が可能であることが分かった。さらに、線維芽細胞の上に、別の種類の細胞（ストローマ細胞）を30分以内に積層することにも成功した。