成果報告書詳細
管理番号20110000000161
タイトル平成21年度成果報告書 研究用モデル細胞の創製技術開発/分子構成を最適化した人工基底膜によるES 細胞の分化誘導制御技術の開発(財団法人日本皮革研究所担当分)
公開日2011/11/10
報告書年度2009 - 2009
委託先名財団法人日本皮革研究所
プロジェクト番号P05010
部署名バイオテクノロジー・医療技術開発部
和文要約生体組織は細胞と細胞外マトリックスから構築されており、作成した分化細胞の誘導のためにも、分化誘導した細胞を性質維持しながら大量に確保するためにも培養基質を含めた培養条件の検討は重要な課題となる。そのためには成長因子等液性成分とならび足場となる基質の検討が不可欠である。
(財)日本皮革研究所は、開発項目「研究用モデル細胞の創製技術開発/分子構成を最適化した人工基底膜によるES細胞の分化誘導制御技術の開発」プロジェクトで主に基質の調製を担当した。第一の課題は現行の精製法では少量しか精製できない基底膜成分、非酵素的精製・型コラーゲンの大量精製とその供給、および結合組織主成分I型コラーゲンの供給である。生成量とその性質から現在はウシレンズ嚢を使用しているが、豚レンズ嚢も使用可能であることがわかった。第二に精製したコラーゲンとラミニン、ニドゲン等大阪大学で作成されたリコンビナント基底膜タンパク質を組み合わせて、より生体に近い3D構造を保持した基底膜様培養基材を作成、固さを測定、構成成分分析等基質の特性を検討した。このコンポジットタイプの第1世代基底膜様培養基材は現在市販されているEHSザルコーマ由来のマトリゲルTMに近く・型コラーゲンゲルとは一線を画し、マウスES 細胞増殖分化に影響を与えていることがわかった。さらに大阪大学と共同で、非酵素的精製・型コラーゲンの希少性とゲル化の困難を考慮し、より簡便かつ大量に基材を作製するため、・型コラーゲン線維をフレームとして、基底膜成分を組み込んだ基材を作成、培養基質としての特性を試験し、マウスES細胞やヒトケラチノサイトを用いて分化を観察した。この製法は特許申請を行った。さらにこの第2世代コンポジットゲルはハンドリングを考えて、凍結保存の可能であることも確認している。
 この第二世代基底膜様培養基材は今後の創薬、再生医療等の分野で多様化するニーズに対して有用であると考えている。
英文要約Many kinds of cells in tissues are in contact with a highly specialized extracellular matrix, termed the basement membrane. Basement membranes have certain common components, including collagen IV, laminins, heparan sulfate proteoglycans, and growth factors which have a wide variety of biological activities. To form the basement membrane components rich culture substrates is useful for studying cell-basement membrane interactions. Cells cultured in or on a 3D basement membrane matrix allow the in vitro modeling of cell behavior, including differentiation, apoptosis, steps in capillary formation, cancer growth, invasion, etc. It has also led to the development of widely used assays for embryonic cells. Importantly, stem cell culture in 3D basement membrane matrices has provided important advances that allow for expansion of these cells in feeder layer-free cultures and for studying their differentiation. 3D basement membrane culture has allowed the molecular dissection of pathways and genes important in differentiation, aided in the identification of progenitor cells, and led to the development of tissue constructs which may be models for regenerative medicine.
We developed the fittest basement-like culture substrates for stem cells differentiation. The framework of basement-like composite gel is composed of type I collagen and type IV collagen, and some type of laminin and nidogen is included in this collagen gel. Mouse ES cells behaviors cultured on this substrate was similar on basement membrane culture substrate.
This basement membrane-like culture substrates may help to accelerate the research in stem cell biology and tissue engineering.
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