ヒアルロン酸結合タンパクを基点とした革新的医用材料開発

基于透明质酸结合蛋白的创新医用材料的开发

• 批准号: 21J12834
• 负责人: 大川 将志
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J12834/
• 关键词: ヒアルロン酸結合タンパク; リンクモジュール; 細胞外マトリックス; バイオマテリアル; 酵素反応; 再生医療; 組織工学; ヒアルロン酸結合タンパク; リンクモジュール; 細胞外マトリックス; バイオマテリアル; 酵素反応; 再生医療; 組織工学

細胞外マトリクス(ECM)は，細胞が住む“家”であり，ヒアルロン酸(HA)を主成分とするハイドロゲルで ある.ヒアルロン酸にはタンパク質や糖鎖が結合し複合化・構造化されている. 近年の知見から特に創傷治癒の過程において，HAハイドロゲルが「仮の家」として, 大きな役割を担うことが明らかになってきた. 一方で生物学の発展によってHA結合タンパクの機能や役割が明らかになってきており, 医療・バイオ分野への応用が期待されている. そこで本研究では, HA結合タンパクの一つであるTSG-6に着目し, 天然のECMを模倣したハイドロゲルの開発を目的とした.本年度は，まず微生物由来トランスグルタミナーゼ(MTG)反応性tagを持つ機能化リンクモジュール(LinkCFQ)の発現に関して分子シャペロンとの共発現系及び菌体株の検討を行い，最大で5 mg/L cultureスケールの安定した精製系を確立した．さらに，精製タンパクのヒアルロン酸(HA)結合能を等温滴定カロリメトリー(ITC)により定量的に評価し，pH依存的なHA結合能を示すことを確認した．さらに，HAとゼラチン，LinkCFQ，MTGの混合系において，貯蔵弾性率(G’)が約200 Pa程度の脳組織等の軟部組織と同等の堅さを持つハイドロゲルの作製に成功した．実際に，ゲル上でヒト腹膜中皮細胞が接着及び増殖することを確認した．またマウス皮下へのゲル投与では，3日後にはゲルの残存は見られず，組織学的な評価によっても顕著な免疫応答性は確認されなかった．以上より本研究で開発したゲルの生分解と生体適合性が確認され，組織工学及び再生医療分野においてその応用が期待される．

细胞外基质（ECM）是细胞居住的“家”，是透明质酸（HA）作为其主要成分的水凝胶。透明质酸与蛋白质和糖链结合，并具有复合和结构化。最近的发现表明，在伤口愈合过程中，HA水凝胶是“临时房屋”的主要作用。另一方面，由于生物学的发展，HA结合蛋白的功能和作用变得很清楚，预计将应用于医学和生物领域。在这项研究中，我们专注于TSG-6，这是HA结合蛋白之一。目的是开发模仿天然ECM的水凝胶。在今年，我们首先使用分子伴侣和细胞菌株检查了共表达系统，以表达使用微生物转谷氨酰胺酶（MTG） - 功能性标签的功能化连接模块（LinkCFQ），并在最高5 mg/l的培养范围内建立了稳定的纯化系统。此外，通过等温滴定量热法（ITC）对纯化蛋白的透明质酸（HA）结合能力进行了定量评估，并确认它表现出pH依赖性HA结合能力。此外，在HA，明胶，LinkCFQ和MTG的混合系统中，我们成功地生产了与软组织（例如脑组织），其储存模量（G'）的刚度相当于200 PA。实际上，它已经证实了人类周围的间皮细胞粘附并在质量上增殖。此外，当凝胶对小鼠皮下施用时，未在3天后观察到残留的凝胶，组织学评估证实没有明显的免疫反应。从上面，这项研究中开发的凝胶的生物降解和生物相容性已得到证实，预计将应用于组织工程和再生医学领域。