ポリロタキサンを基盤とした細胞接着足場による歯周組織再生の試み

使用聚轮烷细胞粘附支架进行牙周组织再生的尝试

• 批准号: 21J14480
• 负责人: 益田 洋輝
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Tokyo Medical and Dental University
• 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-21J14480/
• 关键词: ポリロタキサン; 分子可動性; 間葉系幹細胞; 酸化ストレス; 細胞老化; 血管内皮細胞; 共培養; 歯根膜細胞; 骨分化

ポリロタキサンは多数の環状分子（α-シクロデキストリンなど）の空洞部を線状高分子が貫通した超分子集合体である。ポリロタキサンの特徴の一つに環状分子が線状高分子鎖に沿って運動する分子可動性が挙げられ、これは環状分子の貫通数によって調節することができる。2022年度は、昨年多数採取したヒト歯根膜細胞を培養し、細胞機能の評価を行ったところ、個体間で増殖や骨分化などに有意差が認められた。その要因として細胞老化が関係していることが明らかになり、細胞老化の亢進により増殖能や骨分化能が低下する傾向が認められた。歯周組織では歯周炎により活性酸素種が産生され、活性酸素種は細胞老化を誘導することが知られている。したがって、酸化ストレスにより誘導される細胞老化を抑制すれば、増殖能や骨分化の低下を軽減することができることが期待される。そこで、ポリロタキサンの分子可動性が酸化ストレスにより誘導される細胞老化に与える影響を明らかにするために、間葉系幹細胞を対象として細胞老化の評価を行った。α-シクロデキストリンの貫通数が多いポリロタキサン表面に接着した間葉系幹細胞では、メカノセンサー分子が細胞核に移行することが明らかになった。メカノセンサー分子が細胞核に移動すると、細胞老化が抑制されることが知られている。一方、酸化ストレスはメカノセンサー分子を細胞質に移行させることが知られている。酸化ストレス下において、α-シクロデキストリンの貫通数が多いポリロタキサン表面上の細胞ではメカノセンサー分子が細胞核内に保持され、細胞老化を軽減させる傾向が認められた。メカノセンサー分子の核内局在と細胞老化の程度には強い負の相関関係が認められたことから、メカノセンサー分子の細胞内局在をコントロールできるポリロタキサン表面の分子可動性は、酸化ストレスによる細胞老化の制御に有用であることが示唆された。

聚轮烷是一种超分子组装体，其中线性聚合物渗透到许多环状分子（例如α-环糊精）的空腔中。聚轮烷的特征之一是环状分子沿着直链聚合物链移动的分子移动性，这可以通过环状分子的渗透数来调节。 2022财年，我们培养了去年收集的大量人类牙周膜细胞并评估了它们的细胞功能，发现个体之间在增殖、骨分化等方面存在显着差异。已经明确细胞衰老是其中的一个因素，并且观察到由于细胞衰老加速而导致增殖能力和成骨分化能力下降的趋势。已知由于牙周炎而在牙周组织中产生活性氧，并且活性氧会引起细胞老化。因此，预计通过抑制氧化应激诱导的细胞衰老，将有可能缓解增殖能力和成骨分化的下降。因此，为了阐明聚轮烷的分子迁移率对氧化应激诱导的细胞衰老的影响，我们对间充质干细胞的细胞衰老进行了评估。研究表明，机械传感器分子易位到间充质干细胞的细胞核，这些干细胞粘附在具有大量 α-环糊精渗透的聚轮烷表面。众所周知，当机械传感器分子移动到细胞核时，细胞衰老就会受到抑制。另一方面，已知氧化应激会将机械传感器分子转移到细胞质。在氧化应激下，机械传感器分子被保留在具有大量α-环糊精渗透的聚轮烷表面的细胞的细胞核中，这往往会减少细胞衰老。由于机械传感器分子的核定位与细胞衰老程度之间存在很强的负相关性，因此可以控制机械传感器分子的细胞内定位的聚轮烷表面的分子迁移率对于氧化应激引起的细胞生长非常重要。有人认为它有助于控制衰老。

项目成果

α-シクロデキストリン含有ポリロタキサン表面を用いた血管内皮細胞－間葉系幹細胞共培養系における迅速な石灰化誘導

使用含α-环糊精的聚轮烷表面快速诱导血管内皮细胞-间充质干细胞共培养系统钙化

• 发表时间: 2021
• 作者: 益田洋輝;有坂慶紀;秤屋雅弘;岩田隆紀;依田哲也;由井信彦
• 通讯作者: 由井信彦

Molecular Mobility of Polyrotaxane Surfaces Alleviates Oxidative Stress‐Induced Senescence in Mesenchymal Stem Cells

聚轮烷表面的分子迁移性减轻间充质干细胞氧化应激诱导的衰老

• DOI: 10.1002/mabi.202300053
• 发表时间: 2023
• 期刊: Macromolecular Bioscience
• 影响因子: 4.6
• 作者: Masuda Hiroki;Arisaka Yoshinori;Hakariya Masahiro;Iwata Takanori;Yoda Tetsuya;Yui Nobuhiko
• 通讯作者: Yui Nobuhiko

ポリロタキサン表面の分子可動性と内皮細胞共培養による間葉系幹細胞の急速な石灰化

内皮细胞共培养的聚轮烷表面的分子流动性和间充质干细胞的快速钙化

• 发表时间: 2023
• 作者: 益田洋輝;依田哲也
• 通讯作者: 依田哲也