マイクロマシンを用いた腸内での細胞パターニングと炎症性腸疾患治療への応用

使用微型机器进行肠道细胞模式及其在炎症性肠病治疗中的应用

基本信息

批准号：
22H03965
负责人：
山添泰宗
金额：
$ 11.07万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

炎症性腸疾患の新たな治療法として幹細胞を用いた再生医療が注目されている。本研究では、体内など閉ざされた空間内に自在に細胞を配置できる独自開発したマイクロマシンを用いて、腸の病変部に自在に細胞を配置する技術を確立し、腸炎モデルマウスの腸内での多種類の細胞の配置や、配置した細胞による組織修復治療を行い、確実かつ正確に正常組織を再生できる新たな治療法の確立を目的としている。治療のための細胞配置操作は、病変部への細胞配置と、病変部に配置した細胞の上にさらに別の細胞を配置する細胞の積層の２通りがある。本研究では、短時間で配置操作を行うために、病変部が正電荷分子の蓄積のために正電荷を有していることや、細胞表面がもともと負電荷であることに着目し、静電気力を利用した物理吸着により細胞を配置することを考えている。本年度は、この物理吸着を利用した細胞配置技術の基盤構築を行った。まず、タンパク質製ゲルと正電荷ポリマーを用いて、腸の病変部を模倣した正電荷表面を有するゲルを作製し、ゲル表面にマイクロマシンを用いて細胞を輸送し配置する実験を行った。マシンに含有させる磁性ナノ粒子の種類や含有量を最適化し、磁力を利用してマシンが運んだ細胞をゲル表面に密に接触させることで、30分以内の短時間でゲル表面に良好に細胞を配置することができた。また、線維芽細胞の上に、マシンで輸送した同じ種類の細胞を30分以内に積層することにも成功した。この際、無処理の細胞と、正電荷に富むオリゴペプチド＋PEG鎖（スペーサー）＋脂肪酸（細胞膜挿入部位）から成る細胞膜挿入剤を細胞表面に導入して正電荷量を増加させた細胞、の２種類の細胞を実験に用いたが、どちらの細胞においても良好に積層が可能であることが分かった。さらに、線維芽細胞の上に、別の種類の細胞（ストローマ細胞）を30分以内に積層することにも成功した。

使用干细胞再生医学正在引起人们的注意，这是对炎症性肠病的一种新疗法。这项研究旨在建立一种技术，可以使用独特开发的微型机械将细胞自由地放置在肠道病变中，该细胞可以自由地放置在诸如身体之类的封闭空间中，并建立一种新的治疗方法，从而可以通过将各种细胞放置在肠炎的肠道模型中，以使用肠炎和执行组织的细胞进行多种细胞，从而使正常组织的可靠和准确再生。细胞放置程序有两种类型的治疗方法：在病变处放置细胞和堆叠细胞，其中将其他细胞置于放置在病变处的细胞上。在这项研究中，为了在短时间内执行放置操作，我们关注的事实是，由于阳性电荷分子的积累，病变具有正电荷，并且细胞表面最初是负电荷的，并且我们考虑使用静电力通过物理吸附来将细胞放置。今年，我们使用这种物理吸附为细胞放置技术建立了基础。首先，使用蛋白质凝胶和带正电荷的聚合物制备了模仿肠道病变的带正电荷表面的凝胶，并进行了实验，并使用微马机将细胞运输并放置在凝胶表面上。通过优化机器中包含的磁性纳米颗粒的类型和含量，并使用磁力与凝胶表面携带的细胞密切接触，可以在短时间内将细胞放置在凝胶表面上。我们还成功地堆叠了机器在30分钟内通过机器运输的相同类型的单元。在这种情况下，在实验中使用了两种类型的细胞：未处理的细胞和细胞，其中由带正电的寡肽，PEG链（Spacer）和脂肪酸（细胞膜插入位点）组成的细胞膜插入剂（细胞膜插入剂）将其引入了细胞表面，以增加阳性电荷的量，并发现两种细胞都可以很好地堆叠。此外，它在30分钟内也成功地将另一种类型的细胞（基质细胞）堆叠在成纤维细胞的顶部。

项目成果

期刊论文数量（9）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Potential of the coordinated actions of multiple protein-based micromachines for medical applications.

多个基于蛋白质的微型机器在医疗应用中协调行动的潜力。

DOI：
10.1021/acsami.2c08223
发表时间：
2022
期刊：
ACS Applied Materials & Interfaces
影响因子：
9.5
作者：
Hironori Yamazoe;Takaaki Kurinomaru;Akiko Inagaki
通讯作者：
Akiko Inagaki

疎水効果を利用した腸付着性ドラッグキャリアの付着率向上

利用疏水效应提高肠粘附药物载体的粘附率

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
山添泰宗;小南千津子
通讯作者：
小南千津子

タンパク質マイクロマシンが拓く未来医療

蛋白质微型机器开创的未来医学

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kuroiwa M;Yamaguchi S-I;Kato Y;Hori A;Toyoura S;Nakahara M;Morimoto N;and Nakayama M;山添泰宗
通讯作者：
山添泰宗

Surface modulation of extracellular vesicles with cell-penetrating peptide-conjugated lipids for improvement of intracellular delivery to endothelial cells.

DOI：
10.1016/j.reth.2022.12.007
发表时间：
2023-03
期刊：
REGENERATIVE THERAPY
影响因子：
4.3
作者：
Huang, Tianwei;Sato, Yuya;Kuramochi, Akiko;Ohba, Yoshio;Sano, Masayuki;Miyagishi, Makoto;Tateno, Hiroaki;Wadhwa, Renu;Kawasaki, Kazunori;Uchida, Takeyuki;Ekdahl, Kristina N.;Nilsson, Bo;Chung, Ung-il;Teramura, Yuji
通讯作者：
Teramura, Yuji

Seasonal variations in gut microbiota and disease course in patients with inflammatory bowel disease.