ナノファイバー細胞外マトリックス
近年の研究では、生体内において細胞外マトリックス（ECM）は組織を形作るだけでなく、細胞の機能制御に取って重要であることが報告されています。更に、そのECMは生体内においてナノファイバー状の構造を取っており、それがECMとしての機能に重要であることも報告されています。この様に、ECMの重要性が注目されているなかで、従来の細胞培養実験では、ECMの構造には着目されていませんでした。
そこで本グループでは、人工的にECMの構造を模倣するナノファイバー技術を応用し、新規細胞機能（接着、生存、増殖、および分化）制御法の開発を目的としています。さらにナノファイバーに様々な分子やナノ材料（ペプチド、タンパク質、DNA/RNA、およびPCP）を組み込むことも可能であり、より高機能なナノファイバーを作製し、従来法では困難であった細胞機能制御が可能になります。
本グループではナノファイバーECMをより発展させた「Fiber-on-Fiber（FoF）」ECMの開発に成功しています。このFoFはhPSCの大量培養、分化、冷凍保存、および移植に応用可能な基材となっています。柔軟で扱いやすいFoFは、その上で培養した細胞も含めてオリガミのように取り扱うことができます。FoFを含めたナノファイバーECMは、再生医療等への貢献が期待される技術です。
関連文献:
- Fabrication of a Multiplexed Artificial Cellular MicroEnvironment Array, Y. Mashimo, M. Yoshioka, Y. Tokunaga, C. Fockenberg, S. Terada, Y. Koyama, T. Shibata-Seki, K. Yoshimoto, R. Sakai, H. Hakariya, L. Liu, T. Akaike, E. Kobatake, S.E. How, M. Uesugi, Y. Chen, K. Kamei*, Journal of Visualized Experiments (JoVE), 139, e57377 (2018); DOI:10.3791/57377
- Microfluidic-nanofiber hybrid array for screening of cellular microenvironments, K. Kamei‡*, Y. Mashimo‡, M. Yoshioka, Y. Tokunaga, C. Fockenberg, S. Terada, M. Nakajima, T. Shibata-Seki, L. Liu, T. Akaike, E. Kobatake, E. S. How, M. Uesugi and Y. Chen*, Small, 13(18), 1603104 (2017); DOI: 10.1002/smll.201603104 (*Corresponding authors; ‡These authors contributed equally to this work.)
- Nano-on-micro fibrous extracellular matrices for scalable expansion of human ES/iPS cells, Liu†, K. Kamei†*, M. Yoshioka, M. Nakajima, J.J. Li, N. Fujimoto, S. Terada, Y. Tokunaga, Y. Koyama, H. Sato, K. Hasegawa, N. Nakatsuji and Y. Chen, Biomaterials, 124, 47-54 (2017); DOI: 10.1016/j.biomaterials.2017.01.039 (*Corresponding authors)
- Nanofibrous gelatin substrates for culture and long-term expansion of human pluripotent stem cells, L. Liu, M. Yoshioka, M. Nakajima, A. Ogasawara, J. Liu, K. Hasegawa, S. Li, J. Zou, N. Nakatsuji, K. Kamei* and Y. Chen,* Biomaterials 35(24), 6259-6267 (2014); DOI: 10.1016/j.biomaterials.2014.04.024 (*Corresponding authors)
- Fibrous Architectures of Porous Coordination Polymers/Alumina Composites Fabricated by Coordination Replication, M. Nakahama, J. Reboul, K. Kamei, S. Kitagawa and S. Furukawa, Chemistry Letters 43(7), 1052-1054 (2014); DOI: 10.1246/cl.140291
- Localized cell stimulation by nitric oxide using a photoactive porous coordination polymer platform, S. Diring, D. O. Wang, C. Kim, M. Kondo, Y. Chen, S. Kitagawa, K. Kamei* and S. Furukawa*, Nature Communications 4, Article number: 2684 (2013); DOI:10.1038/ncomms3684 (*Corresponding authors)
- Chemically defined scaffolds created with electrospun synthetic nanofibers to maintain mouse embryonic stem cell culture under feeder-free conditions, L. Liu, Q. Yuan, J. Shi, X. Li, D. June, K. Yamauchi, N. Nakatsuji, K. Kamei* and Y. Chen* , Biotechnol. Lett., 34(10), 1951-1957 (2012); DOI: 10.1007/s10529-012-0973-9 (*Corresponding authors)