光制御活性酸素負荷による間葉系幹細胞の運命決定技術の創製

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再生医療分野で細胞移植治療や組織工学デバイスの作製に広く用いられる間葉系幹細胞（MSC）は、骨・軟骨・脂肪組織など多様な細胞に分化できる潜在的な能力を持つ組織幹細胞であり、増殖や分化を誘導する培養のために生理活性物質を添加する必要があるが、その生産性を高めるためには低コストで自動制御しやすい新たな増殖・分化誘導培養技術が求められる。本研究は3年間の研究計画に沿って、光増感色素（PS）の可視光照射で生じる低レベルの活性酸素種（ROS）を培養基材の表面からMSCに負荷しながら培養し、ROS負荷のタイミングや強さを変えて細胞の増殖や分化を誘導できる条件を探索することを目的とする。初年度の研究実績として、ROS負荷材料の作製に関しては、EDC/NHSを用いた架橋反応により、ヘマトポルフィリン（HP）修飾ガラス基板を作製した。この基板について、紫外可視吸収スペクトルを測定して、HPが固体化されていることを確認した。MSCの増殖、分化、概日リズムの解析に関しては、qRT-PCRの実験に用いるプローブの設計などの準備を行った。細胞内外のROS生成測定に関しては、光照射時のROS生成を定量する為、細胞外ROSの測定（p-nitrosodimethylaniline法）により、HP修飾基板よりROSが発生する事を確認した。また、ROS検出蛍光試薬 CM-H2DCFDAを使用して細胞内ROSの測定を行った。光照射後１～3時間程度の時間差を経て細胞内ROSのレベルが上昇する事を見出した。光照射装置の改良に関しては、複数の光照射条件を一度に処理する多チャンネル化への改良を施し、光照射装置の改良などを行った。