システムバイオロジーと生体材料との融合による幹細胞からの生体組織の自己組織化誘導

本研究では、幹細胞の分化制御技術として、個体発生における自己組織化を人為的に誘導することができる、新しい生体材料を挑戦的に開発する。この目的のため、自己組織化誘導など、複数の生体因子や細胞群が互いに相互作用しながら形成するパターンを取り扱う、システムバイオロジーに着目した。これらの知見を利用して、生体材料を用いた自己組織化誘導に基づく幹細胞の分化制御や、機能をもつ生体組織の自己組織化誘導にチャレンジする。平成22年度では、平成21年度に開発したタンパク質の配向固定化法に加えて、ヘパリンを介した細胞増殖因子の固定化法について検討した。アルギン酸にカチオン性のスペルミン残基を導入することにより、アニオン性のヘパリンをポリイオンコンプレックス形成により固定化することができた。また、スペルミン残基の濃度グラジエントをもつ3次元多孔質スポンジを作製した。具体的には、アルギン酸スポンジに対して、濃度グラジエントを形成させる拡散チャンバー中でスペルミンを化学導入することにより、スペルミンの濃度グラジエントを形成させることに成功した。ヘパリンを介して細胞増殖因子を固定化したところ、細胞増殖因子の濃度グラジエントを導入することができた。得られた細胞増殖因子の濃度グラジエント化多孔質スポンジ中で幹細胞を培養したところ、細胞の増殖・分化がグラジエント的に変化することがわかった。

本研究では、幹細胞の分化制御技術として、個体発生における自己組織化を人為的に誘導することができる、新しい生体材料を挑戦的に開発する。この目的のため、自己組織化誘導など、複数の生体因子や細胞群が互いに相互作用しながら形成するパターンを取り扱う、システムバイオロジーに着目した。これらの知見を利用して、生体材料を用いた自己組織化誘導に基づく幹細胞の分化制御や、機能をもつ生体組織の自己組織化誘導にチャレンジする。平成22年度では、平成21年度に開発したタンパク質の配向固定化法に加えて、ヘパリンを介した細胞増殖因子の固定化法について検討した。アルギン酸にカチオン性のスペルミン残基を導入することにより、アニオン性のヘパリンをポリイオンコンプレックス形成により固定化することができた。また、スペルミン残基の濃度グラジエントをもつ3次元多孔質スポンジを作製した。具体的には、アルギン酸スポンジに対して、濃度グラジエントを形成させる拡散チャンバー中でスペルミンを化学導入することにより、スペルミンの濃度グラジエントを形成させることに成功した。ヘパリンを介して細胞増殖因子を固定化したところ、細胞増殖因子の濃度グラジエントを導入することができた。得られた細胞増殖因子の濃度グラジエント化多孔質スポンジ中で幹細胞を培養したところ、細胞の増殖・分化がグラジエント的に変化することがわかった。