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

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）是细胞生存的“家”，是一种水凝胶，其主要成分是透明质酸（HA），透明质酸通过结合蛋白质和糖链而复合和结构化。作为“临时家园”的主要作用，特别是在伤口愈合过程中。另一方面，生物学的进步已经揭示了透明质酸结合蛋白的功能和作用，这一点正变得越来越清楚。因此，在这项研究中，我们将重点放在透明质酸结合蛋白之一的 TSG-6 上，旨在开发一种模仿天然 ECM 的水凝胶。 -具有分子伴侣和细菌菌株的表达系统，用于表达带有微生物衍生的转谷氨酰胺酶（MTG）反应标签的功能化链接模块（LinkCFQ）。建立了稳定的培养规模纯化系统。此外，通过等温滴定量热法(ITC)定量评估纯化蛋白的透明质酸(HA)结合能力，并证实纯化蛋白表现出pH依赖性HA结合能力。此外，在透明质酸、明胶、LinkCFQ和MTG的混合系统中，我们成功地创造了一种水凝胶，其储能模量（G'）约为200 Pa，硬度与脑组织等软组织相当。事实上，我们证实人腹膜间皮细胞在凝胶上粘附并增殖。此外，当将凝胶皮下给予小鼠时，3天后没有凝胶残留，并且通过组织学评估证实没有显着的免疫反应性。上述结果证实了本研究开发的凝胶的生物降解性和生物相容性，有望在组织工程和再生医学领域得到应用。

项目成果

機能化リンクモジュールの開発とECM模倣ハイドロゲルの創製

功能化链接模块的开发和模拟 ECM 水凝胶的创建

• 发表时间: 2021
• 作者: 大川将志・田部亜季・太田誠一・長門石曉 ・津本浩平・伊藤大知

機能化リンクモジュールの設計と ECM 模倣ハイドロゲルの開発

功能化连接模块的设计和模拟 ECM 水凝胶的开发

• 发表时间: 2021
• 作者: 大川将志・田部亜季・太田誠一・長門石曉・津本浩平・伊藤大知

機能化リンクモジュールの開発とECM模倣ハイドロゲルの創製

功能化链接模块的开发和模拟 ECM 水凝胶的创建

• 发表时间: 2021
• 作者: 大川将志・田部亜季・太田誠一・長門石曉 ・津本浩平・伊藤大知