細胞-糖鎖高分子マトリックス間相互作用の解析による肝細胞のシグナル伝達機能の制御

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細胞接着マトリックスとして設計された糖鎖高分子上での肝細胞の機能や増殖は、細胞表面と材料表面との相互作用、さらには細胞内のシグナルや遺伝子発現の制御によりコントロールできると考えられる。今まで、我々の研究結果から、ポリスチレン表面に吸着されている糖鎖高分子の種類や濃度による表面の幾何学的な構造が変化し、さらに肝細胞の接着挙動や応答性が変わることが示唆された。本研究では、上皮細胞生長因子(EGF)刺激による肝細胞の応答におけるマトリックス効果を検討し、細胞組織工学への応用を目ざしている。天然細胞外マトリックス成分であるフィブロネクチン上で培養した肝細胞に比べ、糖鎖高分子上で培養した肝細胞では、インテグリンのクラスタリングにより活性化されるfocal adhesion kinase(FAK)のチロシンリン酸化や全体的なタンパク質のリン酸化が抑えられていることがわかった。このように、特異的な認識機能を持つ合成糖鎖高分子を細胞接着基質として利用することによって、本来細胞接着分子であるインテグリンを介した接着を制御し、肝細胞のシグナルや機能をコントロールすることが可能である。糖鎖高分子上にくらべ、天然ECM上で培養した肝細胞をEGFで刺激するとより高い増殖能が認められた。一方、糖鎖高分子上で培養した肝細胞にEGFで刺激すると三次元細胞組織を構築し、Tryptophan 2,3-oxygenase(TO)の発現があがることがわかった。これらの結果から、インテグリンシグナルの強度に依存してEGF刺激に対する肝細胞の応答が異なることが示唆された。さらに興味深いことに、EGF刺激に応答する肝細胞挙動はマトリックスにより異なったが、いずれもphosphatidylinositol3-kinase(PI3-kinae)が絡んでいることがわかった。人工接着マトリックスとして糖鎖高分子は細胞組織工学を目指した生体材料として応用が可能であり、細胞の接着シグナルを探る細胞生物学(基礎医学)研究のツールとしても応用が期待される。