Realization of Challenging Mitochondria Transplantation and Cellular Operation to Enhance Cell Functions

实现具有挑战性的线粒体移植和细胞操作以增强细胞功能

基本信息

批准号：
22K19916
负责人：
田畑泰彦
金额：
$ 4.08万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、細胞機能を高める1つの方法論として、細胞のエネルギ―産生オルガネラ（細胞内小器官）であるミトコンドリアを移植するための細胞手術法の実現である。この目的のために、生物活性を維持した状態でミトコンドリアを細胞に移植するための移植アシスト材料をデザイン、創製する。本研究の独創的および挑戦的な点は、機能をもつミトコンドリアを細胞内に移植、細胞内でそのエネルギー産生を行わせることで細胞の生物機能を高めることである。得られる研究成果により、細胞機能を高めるための新規な方法論が確立でき、再生医療分野に大きく貢献できると信じる。本年度は、ラット心筋細胞（H9CJ）からミトコンドリアを単離した。単離ミトコンドリアの活性を黄色テトラゾリウム塩（ＭＴＴ）法およびアデノシンー3-リン酸（ＡＴＰ）産生により評価したところ、活性のあるミトコンドリアの単離ができていることがわかった。細胞親和性のゼラチンあるいはデキストランにスペルミンおよびスペルミジンなどの正電荷をもつ残基を化学導入し、ミトコンドリア移植アシスト材料を作製した。単離ミトコンドリアとカチオン化高分子とを混合することで、移植アシスト材料でミトコンドリア表面をコーティングした後、ミトコンドリア活性を評価したtところ、活性が維持されていた。次に、コーティングミトコンドリアをＨ9ＣＪ細胞と培養することで細胞へのミトコンドリア移植を行った。ミトコンドリアは細胞に取り込まれた。カチオン化高分子とミトコンドリアの混合比が、その取り組み（ミトコンドリア移植効率）に影響を与えていることがわかった。ミトコンドリアを細胞に移植を行った後の細胞の生物活性を細胞の生存および細胞増殖で評価した。

本研究的目的是实现移植线粒体（细胞的能量产生细胞器（细胞内细胞器））的细胞手术方法，作为增强细胞功能的方法。为此，我们将设计并制造一种移植辅助材料，用于将线粒体移植到细胞中，同时保持其生物活性。这项研究的原创性和挑战性在于，通过将功能性线粒体移植到细胞中并让它们在细胞内产生能量来改善细胞的生物学功能。我们相信，所获得的研究成果将使我们能够建立增强细胞功能的新方法，并为再生医学领域做出重大贡献。今年，我们从大鼠心肌细胞（H9CJ）中分离出了线粒体。当通过黄色四唑盐(MTT)法和3-磷酸腺苷(ATP)产生评价分离的线粒体的活性时，发现可以分离出活性线粒体。我们通过化学方式将带正电荷的残基（例如精胺和亚精胺）引入细胞友好的明胶或葡聚糖中，从而创建了线粒体移植辅助材料。通过混合分离的线粒体和阳离子化聚合物，用移植辅助材料涂覆线粒体表面后，评价线粒体活性并维持活性。接下来，通过用H9CJ细胞培养包被的线粒体，将线粒体移植到细胞中。线粒体被带入细胞。研究发现，阳离子聚合物与线粒体的混合比例影响线粒体移植的效率。将线粒体移植到细胞中后，通过细胞存活和细胞增殖来评估细胞的生物活性。

项目成果

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专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

細胞機能可視化のためのモレキュラービーコンの細胞内徐放とリバーストランスフェクションの組み合わせ

细胞内持续释放分子信标与反向转染相结合，实现细胞功能可视化

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takahashi Masaki;Amano Ryo;Ozawa Michiru;Martinez Anna;Akita Kazumasa;Nakamura Yoshikazu;人見健文;Wenxuan Yang，城潤一郎，田畑泰彦．
通讯作者：
Wenxuan Yang，城潤一郎，田畑泰彦．

Design of cationized gelatin nanospheres as a carrier for mitochondria transplantation

阳离子明胶纳米球作为线粒体移植载体的设计