メカノセンサー標的型磁性ナノ粒子の創製とヒトiPS細胞精密挙動制御技術の開発

创建机械传感器靶向磁性纳米粒子并开发人类 iPS 细胞的精确行为控制技术

• 批准号: 21K04787
• 负责人: 堀江 正信
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04787/
• 关键词: メカノバイオロジー; 局所物理刺激; ヒトiPS細胞; バイオプロセス; 磁性ナノ粒子; 細胞製造; 物理刺激; 細胞治療; 大量培養; 分化誘導; ヒト多能性幹細胞; 生物化学工学

本年度はメカノセンサー標的型粒子の設計と開発、および物理刺激がヒトiPS細胞に与える影響評価を主として行なった。具体的には直径約10 nmのマグネタイ ト粒子の表面をアミノシランコートしPEG鎖を導入する。さらにミトコンドリア指向性化合物TPPおよび核移行シグナルペプチドを提示させることによって、それぞれミトコンドリアおよび細胞核への送達を目指した。構築したマグネタイト粒子を正電荷脂質膜で包埋することによって、負の電荷を持つ細胞表面に自身で結合し取り込まれる。リポソームの主成分であるDOPEが膜融合することによってマグネタイト粒子はエンドソーム脱出するものと考えた。当該粒子を構築後テストとして、まずマウスKRAS変異大腸がんCT26細胞(BALB/c)に取り込ませ、集積や細胞影響を評価した。コントロールとしてミトコンドリアターゲッティング部位（TPP）有無の2種類を構築し、評価を行った。その結果、細胞への取り込み量、交流磁場照射による温度上昇はTPPの有無に関わらずに同等であった。一方で、細胞生存率に関してはTPP無しの場合、70%程度であったのに対して、TPPありの場合、40%程度まで低下しており、効果的に細胞を殺傷していることが確認できた。さらに、当該粒子を取り込ませた上記細胞を電子顕微鏡によって観察したところ、TPP提示粒子の方が優位にミトコンドリアに集積していることが確認できた。

今年，我们主要设计和开发了机械传感器靶向颗粒，并评估了物理刺激对人类 iPS 细胞的影响。具体而言，将直径约10nm的磁铁矿颗粒的表面涂有氨基硅烷，并引入PEG链。此外，通过展示线粒体定向化合物 TPP 和核输出信号肽，我们的目标是将它们分别递送至线粒体和细胞核。通过将构建的磁铁矿颗粒嵌入带正电的脂质膜中，它们与带负电的细胞表面结合并被其吸收。我们假设磁铁矿颗粒通过脂质体主要成分 DOPE 的膜融合从内涵体中逸出。作为构建后测试，这些颗粒首先被放入小鼠 KRAS 突变结肠癌 CT26 细胞 (BALB/c) 中，以评估其积累和细胞效应。作为对照，构建并评估了两种类型，一种具有线粒体靶向位点（TPP），一种不具有线粒体靶向位点（TPP）。其结果，无论TPP的存在与否，细胞内的摄取量以及交流磁场照射引起的温度上升均相同。另一方面，没有TPP时细胞存活率约为70%，而使用TPP时细胞存活率下降至40%左右，证实它能够有效杀死细胞。另外，用电子显微镜观察掺入了粒子的细胞，结果确认TPP呈递粒子主要蓄积在线粒体中。

项目成果

物理環境制御によるヒトiPS細胞の低コスト培養への試み

通过物理环境控制低成本培养人类iPS细胞的尝试

• 发表时间: 2022
• 作者: 堀江 正信; 藤田 英明
• 通讯作者: 藤田 英明

物理環境制御によるヒトiPS細胞の低コスト培養への試み

通过物理环境控制低成本培养人类iPS细胞的尝试

• 发表时间: 2022
• 作者: 堀江 正信; 藤田 英明
• 通讯作者: 藤田 英明

軟培養面はヒト iPS 細胞培養における未分化維持を促進する

柔软的培养表面促进人类 iPS 细胞培养中未分化的维持

• 发表时间: 2022
• 作者: 堀江 正信; 藤田 英明
• 通讯作者: 藤田 英明

Nanowarming of vitrified pancreatic islets as a cryopreservation technology for transplantation

玻璃化胰岛纳米加温作为移植冷冻保存技术

• DOI: 10.1002/btm2.10416
• 发表时间: 2022
• 作者: Wakabayashi Taisei;Kaneko Masahiro;Nakai Tomoki;Horie Masanobu;Fujimoto Hiroyuki;Takahashi Masazumi;Tanoue Shota;Ito Akira
• 通讯作者: Ito Akira

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