合成生物学的アプローチによる高機能三次元組織の構築

使用合成生物学方法构建高功能三维组织

• 批准号: 17J02091
• 负责人: 小野 章彦
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J02091/
• 关键词: 合成生物学; 組織工学; 遺伝子発現システム; 低酸素; 血管網構築

再生医療分野における移植用組織の問題点である、乏血管性と低組織定着性を克服するため「合成生物学的手法による移植組織内での血管新生因子（VEGF-A）の発現制御」と「機能性磁性ナノ粒子を用いた体外での三次元組織構築」の2つのアプローチから検討を行った。まず、VEGF-Aの長期発現による副作用低減を目指し、合成生物学的手法によって設計された「低酸素環境下でのみVEGF-AとEGFP（緑色蛍光タンパク）を共発現する遺伝子発現システム」を構築した。この遺伝子発現システムをマウス筋芽細胞株C2C12細胞へと導入することで、低酸素応答型VEGF-A/EGFP発現細胞株の取得に成功した。取得した細胞株のEGFP蛍光解析と、培養上清中VEGF-Aに対する定量を行うことで低酸素応答性を評価し、発現挙動の異なる２種類の低酸素応答型VEGF-A/EGFP発現細胞株を選抜した。また、低酸素環境下でVEGF-Aを発現させた後、この細胞株を通常酸素環境下に曝すことでVEGF-A発現の抑制が起こることを示し、選抜した2種類の細胞株が自律的に遺伝子発現制御を行えることを明らかにした。さらに、取得した細胞株に機能性磁性ナノ粒子を取り込ませ、磁力により積層させることでシート状三次元組織の構築が可能であることを示した。またこの際、シート状三次元組織を構成した細胞が、組織内部での酸素環境に応じてVEGF-Aを発現することを明らかにした。これらの結果は、移植用組織作製における新たなアプローチとなりうる。

为了克服在再生医学领域植入的组织问题，例如血管性差和低组织定殖，我们研究了两种方法：“使用合成生物学方法调节植入组织中新血管形成因子（VEGF-A）在植入组织中的表达，”，并使用合成生物学方法来调节”，”和“使用三维组织实体构造实体nanopticle nanoptict nanopart。首先，我们构建了一个“仅在低氧环境中共表达VEGF-A和EGFP（绿色荧光蛋白）的“基因表达系统”，使用合成生物学方法设计的低氧环境中，以减少由V​​EGF-A长期表达引起的副作用。通过将该基因表达系统引入小鼠成肌细胞细胞系C2C12细胞中，我们成功地获取了低氧响应的VEGF-A/EGFP表达细胞系。通过在培养上清液中对获得的细胞系的EGFP荧光分析和针对VEGF-A进行定量来评估缺氧反应性，并选择了两种类型的低氧反应性VEGF-A/EGFP表达具有不同表达行为的细胞系。此外，在低氧环境中表达VEGF-A之后，表明该细胞系暴露于正常氧气环境会导致VEGF-A表达抑制，从而表明两个选定的细胞系可以自主调节基因表达。此外，可以表明，可以通过将功能性磁性纳米颗粒掺入获得的细胞系并使用磁力将它们堆叠来构建三维薄层组织的结构。目前，据揭示了构成薄片样的三维组织的细胞表达vegf-a，响应组织内部的氧气环境。这些结果可能是植入组织生产的一种新方法。