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。

这项研究的目的是为干细胞创建生物效应梯度支架材料，在这种生物学因子的浓度梯度（例如细胞生长因子因子和涉及骨骼和软骨分化）的转录因子的浓度梯度得到空间控制。在今年，为了在空间控制干细胞的骨骼和软骨分化，我们使用具有梯度浓度的细胞生长因子的梯度浓度来研究RNA对Runx2的干扰，这些蛋白质浓度保留了生理活性，以及​​用于RUNX2的小型干扰RNA（SIRX2），用于RUNX2，用于使用Osteoblastel样细胞系列的骨分化的转录因子，是一种转录因子。通过在非织造织物上具有单向浓度梯度的聚合物链的酸酰胺键的水解，可以在功能基浓度梯度的功能梯度材料中获得，并获得了聚丙烯酰胺表面移植物。此外，浓度梯度可以根据水解的反应条件而变化。在引入两个末端氨基基团的化合物向引入的羧基组引入后，肝素是通过离子键引入的。由于许多细胞生长因子与肝素具有亲和力，因此以碱性成纤维细胞生长因子（BFGF）为例，发现BFGF是通过肝素以易肝蛋白倾斜的方式引入的，激活了细胞内信号之一ERK。另一方面，在成骨细胞样细胞系MC3T3-E1上设计并实现了Runx2的siRNA序列。在存在成骨因子（BMP-2）3天的情况下孵育后，使用实时PCR检查了Runx2的基因表达，并发现了具有较高RNA干扰能力RUNX2的siRNA。通过将此siRNA应用于官能化的材料，可以设计可以设计可控制干细胞增殖和分化的支架材料。