Realization of Challenging Mitochondria Transplantation and Cellular Operation to Enhance Cell Functions

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本研究の目的は、細胞機能を高める1つの方法論として、細胞のエネルギ―産生オルガネラ（細胞内小器官）であるミトコンドリアを移植するための細胞手術法の実現である。この目的のために、生物活性を維持した状態でミトコンドリアを細胞に移植するための移植アシスト材料をデザイン、創製する。本研究の独創的および挑戦的な点は、機能をもつミトコンドリアを細胞内に移植、細胞内でそのエネルギー産生を行わせることで細胞の生物機能を高めることである。得られる研究成果により、細胞機能を高めるための新規な方法論が確立でき、再生医療分野に大きく貢献できると信じる。本年度は、ラット心筋細胞（H9CJ）からミトコンドリアを単離した。単離ミトコンドリアの活性を黄色テトラゾリウム塩（ＭＴＴ）法およびアデノシンー3-リン酸（ＡＴＰ）産生により評価したところ、活性のあるミトコンドリアの単離ができていることがわかった。細胞親和性のゼラチンあるいはデキストランにスペルミンおよびスペルミジンなどの正電荷をもつ残基を化学導入し、ミトコンドリア移植アシスト材料を作製した。単離ミトコンドリアとカチオン化高分子とを混合することで、移植アシスト材料でミトコンドリア表面をコーティングした後、ミトコンドリア活性を評価したtところ、活性が維持されていた。次に、コーティングミトコンドリアをＨ9ＣＪ細胞と培養することで細胞へのミトコンドリア移植を行った。ミトコンドリアは細胞に取り込まれた。カチオン化高分子とミトコンドリアの混合比が、その取り組み（ミトコンドリア移植効率）に影響を与えていることがわかった。ミトコンドリアを細胞に移植を行った後の細胞の生物活性を細胞の生存および細胞増殖で評価した。