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

使用微型机器进行肠道细胞模式及其在炎症性肠病治疗中的应用

• 批准号: 22H03965
• 负责人: 山添 泰宗
• 金额: $ 11.07万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H03965/
• 关键词: マイクロマシン; 人工組織; 炎症性腸疾患; 幹細胞治療; 細胞パターニング

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。

New たな treatment methods for inflammatory intestinal disorders と て stem cells を use of た た regenerative medicine が attention されて る る る. This study で は, body な ど closed ざ さ れ に comfortable に cells を た space configuration で き る open 発 し た マ イ ク ロ マ シ ン を with い て, intestinal の disease - に comfortable に cells を configuration す る し を established technology, enteritis モ デ ル マ ウ ス の intestinal で の variety の cells の configuration や, configuration し た cells に よ る tissue repair treatment を い, really be か つ correctly に normal tissue regeneration で を き る new た な therapy の establish を purpose と し て い る. Treatment の た め の cell configuration actions は, disease - へ の cell configuration と, disease - に configuration し た cells on の に さ ら に don't の cells を configuration す る cells の horizon の 2 tong り が あ る. This study で は で configuration operation, short time line を う た め に, disease - が の positively charged molecules accumulate の た め に positive charge を have し て い る こ と や, cell surface が も と も と negative で あ る こ と に し, electrostatic force 気 を use し た physical sorption に よ り cells を configuration す る こ と を exam え て い る. This year, <s:1> and <s:1> physical adsorption を utilized the た た cell configuration technology <s:1> substrate to construct を rows った. ま ず, タ ン パ ク quality system ゲ ル と positive charge ポ リ マ ー を with い て imitation, intestinal の disease - を し た を positively charged surface has す る ゲ ル を as し, ゲ ル surface に マ イ ク ロ マ シ ン を with い て cells を conveying し configuration す る be 験 を line っ た. マ シ ン に contains さ せ る magnetic ナ の kinds や ノ particles contain quantity を optimization し, magnetic を し て マ シ ン が luck ん だ cells を ゲ ル に dense に surface contact さ せ る こ と で, 30 points の short で ゲ ル に cell surface に good を configuration す る こ と が で き た. ま た, line d の に, bud cells マ シ ン で conveying し た を 30 points with じ kinds の cells に horizon す る こ と に も successful し た. こ の international, no 処 と の cells, positive charge に rich む オ リ ゴ ペ プ チ ド + PEG lock (ス ペ ー サ ー) + fatty acids (scions into the cell membrane) か ら scions into る cell membrane into the tonic を cell surface に import し て positively を raised plus さ せ た cells, 2 species の の を be 験 に with い た が, ど ち ら の cells に お い て も good に horizon が may で あ Youdaoplaceholder0 る とが points とが った. Youdaoplaceholder0, に on the linear sprouting cells <s:1>, に on the other species of <s:1> cells (ストロ ストロ cells) を within 30 minutes に layering する とに とに さらに successfully た.

项目成果

Potential of the coordinated actions of multiple protein-based micromachines for medical applications.

多个基于蛋白质的微型机器在医疗应用中协调行动的潜力。

• DOI: 10.1021/acsami.2c08223
• 发表时间: 2022
• 期刊: ACS Applied Materials & Interfaces
• 影响因子: 9.5
• 作者: Hironori Yamazoe;Takaaki Kurinomaru;Akiko Inagaki
• 通讯作者: Akiko Inagaki

疎水効果を利用した腸付着性ドラッグキャリアの付着率向上

利用疏水效应提高肠粘附药物载体的粘附率

• 发表时间: 2022
• 作者: 山添泰宗;小南千津子
• 通讯作者: 小南千津子

タンパク質マイクロマシンが拓く未来医療

蛋白质微型机器开创的未来医学

• 发表时间: 2022
• 作者: Kuroiwa M;Yamaguchi S-I;Kato Y;Hori A;Toyoura S;Nakahara M;Morimoto N;and Nakayama M;山添泰宗
• 通讯作者: 山添泰宗

Seasonal variations in gut microbiota and disease course in patients with inflammatory bowel disease.

• DOI: 10.1371/journal.pone.0283880
• 发表时间: 2023
• 期刊: PloS one
• 影响因子: 3.7

Surface modulation of extracellular vesicles with cell-penetrating peptide-conjugated lipids for improvement of intracellular delivery to endothelial cells.

• DOI: 10.1016/j.reth.2022.12.007
• 发表时间: 2023-03
• 期刊: REGENERATIVE THERAPY
• 影响因子: 4.3
• 作者: Huang, Tianwei;Sato, Yuya;Kuramochi, Akiko;Ohba, Yoshio;Sano, Masayuki;Miyagishi, Makoto;Tateno, Hiroaki;Wadhwa, Renu;Kawasaki, Kazunori;Uchida, Takeyuki;Ekdahl, Kristina N.;Nilsson, Bo;Chung, Ung-il;Teramura, Yuji
• 通讯作者: Teramura, Yuji