生体因子グラジエント化足場材料を利用した幹細胞からの骨-軟骨組織界面の再生

使用生物因子梯度支架材料从干细胞再生骨-软骨组织界面

• 批准号: 18300163
• 负责人: 山本 雅哉
• 金额: $ 6.6万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18300163/
• 关键词: グラジエント化; 生体因子; 足場材料; 幹細胞; 骨軟骨再生

本研究の目的は、骨、軟骨分化に関与する細胞増殖因子や転写因子などの生体因子の濃度勾配が空間的に制御された、幹細胞のための生体因子グラジエント化足場材料を創製することである。本年度は、幹細胞の骨分化、軟骨分化を空間的にコントロールするために、生理活性を保持した細胞増殖因子のタンパク質の濃度グラジエントをもつ足場材料、ならびに、骨分化に必須の転写因子であるRunx2に対するsmall interference RNA(siRNA)を利用して、Runx2に対するRNA干渉について、骨芽細胞様細胞株を用いて検討した。ポリアクリルアミドを表面グラフト化した不織布に対して、高分子鎖の酸アミド結合を一方向の濃度勾配をもつように加水分解反応することによって、官能基濃度のグラジエントをもつ傾斜機能化材料を得た。また、濃度勾配は加水分解の反応条件により変化させることができた。導入したカルボキシル基に対して両末端アミノ基をもつ化合物を導入後、ヘパリンをイオン結合により導入した。多くの細胞増殖因子はヘパリンに親和性があるため、その一例として塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)を用いたところ、ヘパリンを介して傾斜的にbFGFが導入され、細胞内シグナルの一つであるErkを活性化していることがわかった。一方、Runx2に対するsiRNA配列を設計し、骨芽細胞様細胞株であるMC3T3-E1に作用させた。骨形成因子(BMP-2)存在下、3日間培養後、Real-time PCRを用いてRunx2の遺伝子発現を調べたところ、Runx2に対するRNA干渉能の高いsiRNAを見いだすことができた。このsiRNAを傾斜機能化材料へ応用することにより、幹細胞の増殖分化を傾斜的にコントロールすることができる足場材料を設計することができると考えられる。

这项研究的目的是创建一种用于干细胞的生物因子梯度支架材料，其中参与骨和软骨分化的生物因子（例如细胞生长因子和转录因子）的浓度梯度受到空间控制。今年，为了在空间上控制干细胞的成骨和软骨分化，我们将开发保留生理活性的细胞生长因子蛋白浓度梯度的支架材料，以及成骨所必需的转录因子Runx2的支架材料在成骨细胞样细胞系中使用小干扰 RNA (siRNA) 研究了 Runx2 的 RNA 干扰。通过对表面接枝聚丙烯酰胺的非织造布聚合物链中的酰胺键进行水解，使其具有单向浓度梯度，得到具有官能团浓度梯度的功能梯度材料。此外，可以通过改变水解反应条件来改变浓度梯度。在引入在引入的羧基的两端具有氨基的化合物之后，通过离子键合引入肝素。许多细胞生长因子对肝素具有亲和力，因此以碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）为例，通过肝素以梯度方式引入bFGF，并且发现Erk是细胞内信号之一。活性。另一方面，我们为Runx2设计了siRNA序列并将其应用于MC3T3-E1（一种成骨细胞样细胞系）。在骨形态发生蛋白（BMP-2）存在下培养3天后，我们使用实时PCR研究了Runx2基因表达，并发现了针对Runx2具有高RNA干扰能力的siRNA。通过将该siRNA应用于功能分级材料，可以设计出能够分级控制干细胞增殖和分化的支架材料。