幹細胞の増殖分化制御のための機能化培養基材の作製

本研究の目的は、高分子の技術を駆使した培養基材を作製し、その基材によって幹細胞の増殖分化状態を変化させることである。これまで、温度やpH変化などの外部刺激によりゲル状態が変化する材料、あるいはタンパク質固定化やポリマーブラシ合成などで機能化された表面をもつ基材など、多くの高分子材料が研究されている。しかし、それらの技術を組み合わせて、幹細胞培養技術としての利用を目指した研究はほとんどない。そこで本研究では、これらの高分子材料作製技術を、幹細胞の増殖や分化の挙動を制御する基材の作製技術として利用することを考えた。本研究の特色き、動的な変化、および二つ以上のファクタでを組み合わせた、今までにない幹細胞培養基材を作製することである。このような新規の培養基材の一つとして、硬さの異なるハイドロゲル上にシグナルタンパク質を配向固定化した基材を作製した。物理的因子である硬さと生物的因子であるシグナルタンパク質とを組み合わせた基材により、2種類の異なる因子が間葉系幹細胞(MSC)の骨分化に与える影響を調べることができる。シグナルタンパク質として、MSCの骨分化を誘導する因子として知られているephrinB2に着目した。得られた基材上でMSCを培養した結果、本実験条件では、硬さよりもephrinB2によるシグナル刺激がRunx2発現量上昇には有用であることが示唆された。一方、表面修飾を行った二次元の基材により、その基材上に作製したゲル内に細胞の三次元構造を誘導することを試みた。二次元マイクロパターンと血管内皮増殖因子(VEGF)の徐放を組み合わせた基材を作製し、その基材上に作製した三次元ゲル中のヒト膀帯静脈内皮細胞(HUVEC)の遊走を検討した。その結果、マイクロパターンをコントロールすることでVEGFの三次元ゲル内の分布を変化させることができ、さらにVEGFの分布とHUVECの遊走箇所が相関することがわかった。このように、二つのファクターを組み合わせた機能化基材を用いて細胞挙動を制御することができた。

本研究の目的は、高分子の技術を駆使した培養基材を作製し、その基材によって幹細胞の増殖分化状態を変化させることである。これまで、温度やpH変化などの外部刺激によりゲル状態が変化する材料、あるいはタンパク質固定化やポリマーブラシ合成などで機能化された表面をもつ基材など、多くの高分子材料が研究されている。しかし、それらの技術を組み合わせて、幹細胞培養技術としての利用を目指した研究はほとんどない。そこで本研究では、これらの高分子材料作製技術を、幹細胞の増殖や分化の挙動を制御する基材の作製技術として利用することを考えた。本研究の特色き、動的な変化、および二つ以上のファクタでを組み合わせた、今までにない幹細胞培養基材を作製することである。このような新規の培養基材の一つとして、硬さの異なるハイドロゲル上にシグナルタンパク質を配向固定化した基材を作製した。物理的因子である硬さと生物的因子であるシグナルタンパク質とを組み合わせた基材により、2種類の異なる因子が間葉系幹細胞(MSC)の骨分化に与える影響を調べることができる。シグナルタンパク質として、MSCの骨分化を誘導する因子として知られているephrinB2に着目した。得られた基材上でMSCを培養した結果、本実験条件では、硬さよりもephrinB2によるシグナル刺激がRunx2発現量上昇には有用であることが示唆された。一方、表面修飾を行った二次元の基材により、その基材上に作製したゲル内に細胞の三次元構造を誘導することを試みた。二次元マイクロパターンと血管内皮増殖因子(VEGF)の徐放を組み合わせた基材を作製し、その基材上に作製した三次元ゲル中のヒト膀帯静脈内皮細胞(HUVEC)の遊走を検討した。その結果、マイクロパターンをコントロールすることでVEGFの三次元ゲル内の分布を変化させることができ、さらにVEGFの分布とHUVECの遊走箇所が相関することがわかった。このように、二つのファクターを組み合わせた機能化基材を用いて細胞挙動を制御することができた。