Abstract OBJECTIVES The use of bone wax (BW) is controversial for sternal haemostasis because it increases the risk of wound infection and inhibits bone healing. We developed new waxy bone haemostatic agents made from biodegradable polymers containing peptides and evaluated them using rabbit models. METHODS We designed 2 types of waxy bone haemostatic agents: peptide wax (PW) and non-peptide wax (NPW), which used poly(ε-caprolactone)-based biodegradable polymers with or without an osteogenesis-enhancing peptide, respectively. Rabbits were randomly divided into 4 groups based on treatment with BW, NPW, PW or no treatment. In a tibial defect model, the bleeding amount was measured and bone healing was evaluated by micro-computed tomography over 16 weeks. Bone healing in a median sternotomy model was assessed for 2 weeks using X-ray, micro-computed tomography, histological examination and flexural strength testing. RESULTS The textures of PW and NPW (n = 12 each) were similar to that of BW and achieved a comparable degree of haemostasis. The crevice area of the sternal fracture line in the BW group was significantly larger than that in other groups (n = 10 each). The PW group demonstrated the strongest sternal flexural strength (n = 10), with complete tibial healing at 16 weeks. No groups exhibited wound infection, including osteomyelitis. CONCLUSIONS Waxy biodegradable haemostatic agents showed satisfactory results in haemostasis and bone healing in rabbit models and may be an effective alternative to BW.

Abstract Dipeptides are important components that contribute to the characteristics of various foods; however, the dipeptide composition of foods is poorly understood. In the present study, a new, comprehensive analysis method for dipeptides, i.e., (S)-2,5-dioxopyrrolidin-1-yl-1-(4,6-dimethoxy-1,3,5-triazin-2-yl)pyrrolidine-2-carboxylate (DMT-(S)-Pro-OSu) derivatization ultra-performance liquid chromatography–electrospray ionization tandem mass spectrometry (UPLC/ESI-MS/MS), was developed. Using the method, the analytical behavior of 313 dipeptides in the UPLC/ESI-MS/MS was collected. The obtained comprehensive dataset elucidated the dipeptide profiles in fermented cocoa beans. Furthermore, the machine learning on the dataset provided the quantitative understanding of physicochemical molecular descriptors that affect the elution time of dipeptides on the reversed-phase LC analysis, namely, an in silico elution time prediction model was successfully constructed. The DMT-(S)-Pro-OSu derivatization UPLC/ESI-MS/MS method is a powerful tool for the comprehensive analysis of dipeptides.

Abstract Label-free image analysis has several advantages with respect to the development of drug screening platforms. However, the evaluation of drug-responsive cells based exclusively on morphological information is challenging, especially in cases of morphologically heterogeneous cells or a small subset of drug-responsive cells. We developed a novel label-free cell sub-population analysis method called “in silico FOCUS (in silico analysis of featured-objects concentrated by anomaly discrimination from unit space)” to enable robust phenotypic screening of morphologically heterogeneous spinal and bulbar muscular atrophy (SBMA) model cells. This method with the anomaly discrimination concept can sensitively evaluate drug-responsive cells as morphologically anomalous cells through in silico cytometric analysis. As this algorithm requires only morphological information of control cells for training, no labeling or drug administration experiments are needed. The responses of SBMA model cells to dihydrotestosterone revealed that in silico FOCUS can identify the characteristics of a small sub-population with drug-responsive phenotypes to facilitate robust drug response profiling. The phenotype classification model confirmed with high accuracy the SBMA-rescuing effect of pioglitazone using morphological information alone. In silico FOCUS enables the evaluation of delicate quality transitions in cells that are difficult to profile experimentally, including primary cells or cells with no known markers.

Although vital pulp therapy should be performed by promoting the wound-healing capacity of dental pulp, existing pulp-capping materials were not developed with a focus on the pulpal repair process. In previous investigations of wound healing in dental pulp, we found that organic dentin matrix components (DMCs) were degraded by matrix metalloproteinase-20, and DMC degradation products containing protein S100A7 (S100A7) and protein S100A8 (S100A8) promoted the pulpal wound-healing process. However, the direct use of recombinant proteins as pulp-capping materials may cause clinical problems or lead to high medical costs. Thus, we hypothesized that functional peptides derived from recombinant proteins could solve the problems associated with direct use of such proteins. In this study, we identified functional peptides derived from the protein S100 family and investigated their effects on dental pulp tissue. We first performed amino acid sequence alignments of protein S100 family members from several mammalian sources, then identified candidate peptides. Next, we used a peptide array method that involved human dental pulp stem cells (hDPSCs) to evaluate the mineralization-inducing ability of each peptide. Our results supported the selection of 4 candidate functional peptides derived from proteins S100A8 and S100A9. Direct pulp-capping experiments in a rat model demonstrated that 1 S100A8-derived peptide induced greater tertiary dentin formation compared with the other peptides. To investigate the mechanism underlying this induction effect, we performed liquid chromatography–tandem mass spectrometry analysis using hDPSCs and the S100A8-derived peptide; the results suggested that this peptide promotes tertiary dentin formation by inhibiting inflammatory responses. In addition, this peptide was located in a hairpin region on the surface of S100A8 and could function by direct interaction with other molecules. In summary, this study demonstrated that a S100A8-derived functional peptide promoted wound healing in dental pulp; our findings provide insights for the development of next-generation biological vital pulp therapies.

During wound regeneration, both cell adhesion and adhesion-inhibitory functions must be controlled in parallel. We developed a membrane with dual surfaces by merging the properties of carboxymethyl cellulose (CMC) and collagen using vitrification. A rigid membrane was formed by vitrification of a bi-layered CMC and collagen hydrogel without using cross-linking reagents, thus providing dual functions, strong cell adhesion-inhibition with the CMC layer, and cell adhesion with the collagen layer. We referred to this bi-layered CMC-collagen vitrigel membrane as "Bi-C-CVM" and optimized the process and materials. The introduction of the CMC layer conferred a "tough but stably wet" property to Bi-C-CVM. This enables Bi-C-CVM to cover wet tissue and make the membrane non-detachable while preventing tissue adhesion on the other side. The bi-layered vitrification procedure can expand the customizability of collagen vitrigel devices for wider medical applications.

The industrial use of living organisms for bioproduction of valued substances has been accomplished mostly using microorganisms. To produce high-value bioproducts such as antibodies that require glycosylation modification for better performance, animal cells have been recently gaining attention in bioengineering because microorganisms are unsuitable for producing such substances. Furthermore, animal cells are now classified as products because a large number of cells are required for use in regenerative medicine. In this article, we review animal cell technologies and the use of animal cells, focusing on useable cell generation and large-scale production of animal cells. We review recent advance in mammalian cell line development because this is the first step in the production of recombinant proteins, and it largely affects the efficacy of the production. We next review genetic engineering technology focusing on CRISPR-Cas system as well as surrounding technologies as these methods have been gaining increasing attention in areas that use animal cells. We further review technologies relating to bioreactors used in the context of animal cells because they are essential for the mass production of target products. We also review tissue engineering technology because tissue engineering is one of the main exits for mass-produced cells; in combination with genetic engineering technology, it can prove to be a promising treatment for patients with genetic diseases after the establishment of induced pluripotent stem cell technology. The technologies highlighted in this review cover brief outline of the recent animal cell technologies related to industrial and medical applications.

BACKGROUND: Within the extensively developed therapeutic application of mesenchymal stem cells (MSCs), allogenic immunomodulatory therapy is among the promising categories. Although donor selection is a critical early process that can maximize the production yield, determining the promising candidate is challenging owing to the lack of effective biomarkers and variations of cell sources. In this study, we developed the morphology-based non-invasive prediction models for two quality attributes, the T-cell proliferation inhibitory potency and growth rate. METHODS: Eleven lots of mixing bone marrow-derived and adipose-derived MSCs were analyzed. Their morphological profiles and growth rates were quantified by image processing by acquiring 6 h interval time-course phase-contrast microscopic image acquisition. T-cell proliferation inhibitory potency was measured by employing flow cytometry for counting the proliferation rate of peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) co-cultured with MSCs. Subsequently, the morphological profile comprising 32 parameters describing the time-course transition of cell population distribution was used for explanatory parameters to construct T-cell proliferation inhibitory potency classification and growth rate prediction models. For constructing prediction models, the effect of machine learning methods, parameter types, and time-course window size of morphological profiles were examined to identify those providing the best performance. RESULTS: Unsupervised morphology-based visualization enabled the identification of anomaly lots lacking T-cell proliferation inhibitory potencies. The best performing machine learning models exhibited high performances of predictions (accuracy > 0.95 for classifying risky lots, and RMSE < 1.50 for predicting growth rate) using only the first 4 days of morphological profiles. A comparison of morphological parameter types showed that the accumulated time-course information of morphological heterogeneity in cell populations is important for predicting the potencies. CONCLUSIONS: To enable more consistent cell manufacturing of allogenic MSC-based therapeutic products, this study indicated that early non-invasive morphology-based prediction can facilitate the lot selection process for effective cell bank establishment. It was also found that morphological heterogeneity description is important for such potency prediction. Furthermore, performances of the morphology-based prediction models trained with data consisting of origin-different MSCs demonstrated the effectiveness of sharing morphological data between different types of MSCs, thereby complementing the data limitation issue in the morphology-based quality prediction concept.

Introduction: Although cell culture has been widely used in the life sciences, there are still many aspects of this technique that are unclear. In this study, we have focused on the manual operations in the cell culture process and try to analyze the operators' flow line. Methods: During a course of approximately 6 years, we obtained the operators' flow line data from two places (three layouts) and 38 operators (93 subcultures) using two network cameras and a motion detection software (Vitracom SiteView). Results: Our investigation succeeded in quantifying the flow line of the subculture process and analyzed the time taken to carry out the process, to travel around the workplace. For the subculture process, the total time of the process being rerated the time of the operation in the place where the main operation is performed; the total distance of travel and the counts of travel not being related to the total time of the process. Based on these results, we propose a new way of evaluating the efficiency of cell culture process in terms of time and traveling. We believe that the results of this study can guide cell culture operators in handling cells more efficiently in cell manufacturing processes. Conclusions: The flow line analysis method suggested by us can record the operators involved and improve the efficiency and consistency of the process; it can, therefore, be introduced in cell manufacturing processes. In addition, this method only requires network cameras and motion detection software, which are inexpensive and can be set up easily.

The development of induced pluripotent stem cell (iPSC) techniques has solved various limitations in cell culture including cellular proliferation and potency. Hence, the expectations on wider applications and the quality of manufactured iPSCs are rapidly increasing. To answer such growing expectations, enhancement of technologies to improve cell-manufacturing efficiency is now a challenge for the bioengineering field. Mechanization of conventional manual operations, aimed at automation of cell manufacturing, is quickly advancing. However, as more processes are being automated in cell manufacturing, it is need to be more critical about influential parameters that may not be as important in manual operations. As a model of such parameters, we focused on the effect of mechanical vibration, which transmits through the vessel to the cultured iPSCs. We designed 7 types of vertical vibration conditions in cell culture vessels using a vibration calibrator. These conditions cover a wide range of potential situations in cell culture, such as tapping or closing an incubator door, and examined their effects by continuous passaging (P3 to P5). Detailed evaluation of cells by time-course image analysis revealed that vibrations can enhance cell growth as an early effect but can negatively affect cell adhesion and growth profile after several passages as a delayed effect. Such unexpected reductions in cell quality are potentially critical issues in maintaining consistency in cell manufacturing. Therefore, this work reveals the importance of continuous examination across several passages with detailed, temporal, quantitative measurements obtained by non-invasive image analysis to examine when and how the unknown parameters will affect the cell culture processes.

The coating of surfaces with bio-functional proteins is a promising strategy for the creation of highly biocompatible medical implants. Bio-functional proteins from the extracellular matrix (ECM) provide effective surface functions for controlling cellular behavior. We have previously screened bio-functional tripeptides for feasibility of mass production with the aim of identifying those that are medically useful, such as cell-selective peptides. In this work, we focused on the screening of tripeptides that selectively accumulate collagen type IV (Col IV), an ECM protein that accelerates the re-endothelialization of medical implants. A SPOT peptide microarray was selected for screening owing to its unique cellulose membrane platform, which can mimic fibrous scaffolds used in regenerative medicine. However, since the library size on the SPOT microarray was limited, physicochemical clustering was used to provide broader variation than that of random peptide selection. Using the custom focused microarray of 500 selected peptides, we assayed the relative binding rates of tripeptides to Col IV, collagen type I (Col I), and albumin. We discovered a cluster of Col IV-selective adhesion peptides that exhibit bio-safety with endothelial cells. The results from this study can be used to improve the screening of regeneration-enhancing peptides.

再生医療・創薬のための細胞の非接触・非破壊的画像診断・解析・評価バイオインフォマティクスの有効性について発表した．

創薬機能性ペプチド分子設計法の一例として，コレステロール低下胆汁酸結合ペプチドの効率的なスクリーニングと，高結合ペプチドの性質を報告した．

再生医療支援バイオマテリアル分子設計法の一例として，ECMタンパク質由来の短鎖ペプチドの細胞選択的接着能の発見と，その応用方法，動物実験に関して報告した．

再生医療学会における発表において，再生医療・創薬のためのiPS細胞の非接触・非破壊的画像診断・解析・評価バイオインフォマティクスの有効性について発表した．

再生医療学会における発表において，再生医療・創薬のための細胞の非接触・非破壊的画像診断・解析・評価バイオインフォマティクスの客観的解析手法の有効性について発表した．

再生医療学会における発表において，人工血管への応用を考えた，ペプチドのマテリアル上での効果に関して報告した．

再生医療学会における発表において，バイオマテリアルへの応用を考えた，細胞選択性ペプチドの網羅的スクリーニング手法の確立に関して報告した．

手術中の出血は、患者の生命を脅かすこともある危険な合併症であり、いかに迅速に止血するかが患者の予後を左右する。市販の局所止血剤（フィブリン糊やコラーゲン、トロンビンなど）の多くは生物由来成分で感染症や抗原性発現のリスクがある。一方、現状の非生物由来の局所止血材は適応部位や操作性に限界があり、噴出性出血やoozing出血などに対応できない。従って、非生物由来で良操作性、かつ多様な出血に対し高い止血性能を有する新たな局所止血材の開発が求められる。本研究では、独自技術で得た「血液凝固作用を持つ合成高分子メタクリルオキシエチルフォスファチジルセリン（MPS）」および「フィブリン形成を促進する機能性ペプチド」を用い、MPSによる圧迫止血とペプチドによる凝固生理活性の2つの作用から止血をする新たな局所止血材を作製し、止血効果を検証する。本年度では、機能性ペプチドの探索を行なった。正電荷アミノ酸3残基に接着ペプチド(YKYKY)をつなげ、2種類の機能性ペプチド（ペプチドXおよびペプチドZ）を作製した。これら機能性ペプチドをフィブリノゲン溶液と混合したところ、ペプチドZで凝集体の形成がみられた。また、ヘパリン化ヒト全血と混合したところ、ペプチドXおよびペプチドZにおいて凝集体の形成がみられた。トロンボエラストグラフィーで凝固開始時間と血餅強度を比較したところ、凝固開始時間はペプチドXが早く、血餅強度はペプチドZが高かった。

研究実施計画に基づいて以下の研究を実施した。 ①歯髄創傷治癒促進作用をもつ機能ペプチドの最適化実験 従前からのわれわれの一連の研究にて得られた、抗炎症作用を通じて歯髄創傷治癒を促進する直鎖状ペプチド（アミノ酸配列：KLLETECPQ)の機能の向上および安定化を目的に、環状ペプチドを複数設計・合成した（-GGG-KLLETECPQ-GGG-,-G-KLLETECPQ-G-QPCETELLK-Gなど）。合成したペプチドを覆髄材として用いた、健全なラット上顎第一臼歯を対象とした直接覆髄実験を実施し、その後2，4週目においてマイクロCTを用いて形成された第三象牙質について定量的評価をおこなった。その結果、オリジナルのペプチドで得られた結果を上回るレベルでの硬組織形成は観察されず、オリジナルの直鎖状配列ペプチドが最適なペプチドであることが明らかとなった。 ②ラットう蝕由来歯髄炎モデルに対するペプチドの覆髄材としての機能評価 オリジナルの直鎖ペプチドを用いて、ラットう蝕由来歯髄炎モデルを対象に直接覆髄実験を実施した。その結果、覆髄4週後において第三象牙質の形成がマイクロCTによる評価で観察されており、本ペプチドを用いた不可逆性歯髄炎を対象とした次世代の歯髄保存療法の可能性が高まったと考えている。次年度は、より重篤な不可逆性歯髄炎などを対象とした実験および詳細な病理組織学的な評価を計画しており、本ペプチドを応用した覆髄材の製品化も視野に入れた展開を検討していく。

高齢化などを背景に、大動脈瘤患者数並びに手術件数は増加している。大動脈瘤に対する手術療法（人工血管置換術）は瘤破裂の予防手術であるが、手術侵襲が大きく、対象患者が高齢であるため並存疾患等によっては重症度や複雑度が高い患者群となり、Shaggy Aorta等では術後の合併症リスクを考えると手術適応に苦慮することが多い。従って、このような患者群に対する新たな低侵襲大動脈瘤治療法の開発が求められる。応募者らは、間葉系幹細胞（MSC）が産生する分泌因子の中に抗炎症作用・組織修復に関わる因子Secretory leukocyte proteinase inhibitor (SLPI)を同定し、リコンビナントタンパクrSLPIの腹腔内投与による大動脈瘤治療効果を実証した。本研究では、SLPIのアミノ酸配列を参照にしたSLPI模倣短鎖ペプチドを創成し、ペプチド医薬による新たな低侵襲的大動脈瘤治療法の開発を試みる。本年度では、in silico スクリーニングで得られたSLPI模倣短鎖ペプチド6種類を用いて、ペプチドと細胞の相互作用を調べた。96wellplateにマクロファージを播種し、同時にSLPI模倣短鎖ペプチドを細胞培養に添加し24時間培養した。比較対象群として、ポジティブコントロールにはリコンビナントタンパクSLPI(rSLPI)を添加し、ネガティブコントロールには何も添加しなかった。24時間後、LPSとTNF-alphaを添加した培地に変えてさらに24時間培養した。その後、培地中の一酸化窒素量(NO)をプレートリーダーで測定したところ、4種類のSLPI模倣短鎖ペプチドでポジティブコントロールと同程度にNO産生量が低下した。このことから、4種類のSLPI模倣短鎖ペプチドは抗炎症効果がを持つ可能性が示唆された。

心臓血管外科手術では、手技の複雑化やステージ手術等の増加に伴い、再手術症例が増加している。再手術時には心臓は周辺組織と癒着しており、癒着剥離操作は、手術手技の難易度を上げるだけでなく、剥離時の臓器損傷が致命的出血性合併症を招くことがある。また癒着は術後拡張障害を惹起し、HFpEFといった心不全の原因となる。現在臨床で使用されている人工心膜（ePTFE）は、開胸時に臓器損傷を回避する物理的遮蔽の役割は果たすが、癒着防止能力に乏しい。また、非吸収性材料のため体内に遺残して繊維化したり、感染の温床となりうる。正常心膜では、単層中皮細胞から分泌される滑液（心嚢液）が、臓器同士の摩擦を軽減し、癒着病態の中心であるフィブリン形成を防止する役割を持つ。従って、心膜組織を再生させることで癒着防止に寄与するであろうと考えた。本研究では、生体吸収性ポリマーに心膜構成細胞の機能を制御するペプチドを化学修飾した、自己心膜再生を促す「再生型癒着防止人工心膜」を開発し、その有用性を検討する。 本年度では、ポリカプロラクトン（PCL）とポリ乳酸（PDLLA）の共重合体 P(CL-DLLA)を用いてペプチド修飾を試みた。 P(CL-DLLA)は、非特異的に細胞が接着してしまうため、中皮細胞を接着させて線維芽細胞は接着を抑制させるようなポリマー表面構造改質が必要である。これまでにプラズマ処理とシラン化によるペプチド修飾の表面改質で線維芽細胞接着の低減がみられたが、ポリマー自体が分解が進んでいたことが判明した。新しいロットのポリマーで再度プラズマ処理とシラン化したところ、ポリマーが溶けてしまいペプチド修飾ができなくなった。したがって、別の表面処理方法を確立する必要が生じた。

骨切開を伴う手術では骨切断面から多くの出血を伴うため、一般的にはボーンワックスで骨切断面にパッキングする物理的な止血法が用いられている。しかしボーンワックスは非分解・非吸収性であるため、残存による骨癒合・治癒阻害や術後感染等の合併症を助長する可能性がある。さらに骨癒合・再生の遅延は術後の社会復帰を妨げ、患者のQOLに影響を及ぼす。従って、これらが解決できる新たな骨切断面に用いる止血材料の開発は多くの患者に有益である。申請者らは、独自技術で開発したポリカプロラクトン(PCL)をベースとした生体吸収性ポリマーと骨再生誘導ペプチドによる新規骨髄止血材料を創出してきた。しかし、ポリマー、ペプチドの設計条件によって操作性や骨再生能に影響を及ぼすことが判明した。本研究では、材料の質的向上を図るため、各設計条件を見直す基礎研究を行い、さらに前臨床研究も含めた動物実験にて有用性を検証する。 これまでに、PCL、ポリ乳酸(PLLA)、ハイドロキシアパタイト(Hap)との混合比などを精密に設計することでボーンワックスに似た物理特性および操作性を持つポリマー基材：P(CL-DDLA)ーHapによる新規骨髄止血材を創出したが、ハイドロキシアパタイトは、粒径が骨分化誘導に影響することがわかった。粒径μmとnmの2種類を用い、間葉系幹細胞から骨分化誘導培養を行ったところ、μmのHapの方で分化促進した。また、新規止血剤（P(CL-DDLA)ーHap-peptide）の安全性試験として細胞毒性を調べた。ボーンワックスは中程度の毒性を示したが、新規止血剤は毒性を示さないことがわかった。

本研究は、細胞の増殖・分化をコントロール(細胞選択性)する、骨再生マテリアルに適した材料開発を最終目標とする。医療材料表面で表したい細胞選択性は、土台である高分子材料と機能性分子(ペプチド)の組合せによる総合的な効果で決まると考えられる。しかし、高分子材料やペプチドは種類や配合比、濃度だけでも無数に考えられ、総当たりで設計していては非効率である。本研究では、高分子材料とペプチドの物性値計測をし、情報処理解析技術やコンビナトリアル技術を用い、ハイブリッド骨再生マテリアルの創出を目指す。 本研究では、高分子材料とペプチドの物性値計測をし、情報処理解析技術やコンビナトリアル技術を用いることで、ハイブリッド骨再生マテリアルの創出を目指す。具体的に以下の5点を明らかにするため、5つの計画とした。 計画1．骨再生関連タンパク質の配列情報解析(2020年度前半)、計画2．骨再生ペプチドのスクリーニングと物性値取得(2020年度前半～後半)、計画3．生分解性高分子の作製と物性値情報解析(2020年度後半～2021年度前半)、計画4．『ペプチド-高分子』ハイブリッドマテリアルの創出(2021年度前半～2022年度前半)、計画5．医師の操作性検証および動物実験(2022年度前半～後半)。 2020年度においては、計画1、計画2の遂行と、計画3の一部遂行が目標であった。その結果、計画1、計画2に関しては目標としていたタンパク質の配列情報解析や、新規ペプチドの取得を行うことができた。

採択後異動により辞退

高齢化等を背景に、大動脈瘤患者数並びに手術件数は増加している。大動脈瘤に対する人工血管置換術は比較的侵襲が大きく、対象患者は高齢で予備能力の低い患者群で、Shaggy Aorta等重症例では手術適応に苦慮することが多い。従って、新たな低侵襲な治療法の開発が求められている。研究代表者らは、間葉系幹細胞(MSC)静脈内投与による大動脈瘤治療の有効性を示してきた。治癒メカニズムにはMSCのパラクライン作用が示唆され、MSC産生因子の中に抗炎症作用・組織修復に関わる因子としてProgranulin(PGRN)およびSecretory leukocyte proteinase inhibitor (SLPI)の重要性と、それらによる大動脈瘤治療効果の可能性を見出した。本研究では、リコンビナントタンパクrPGRNとrSLPI投与による大動脈瘤治療効果および分子メカニズムを明らかにしたのち、rPGRN, rSLPI由来の合成ペプチド医薬創薬による新たな低侵襲大動脈瘤治療法の開発と外科治療への応用を試みる。 これまでのrPGRN, rSLPI腹腔内投与による効果の検証において、 生理食塩水を投与したcontrol群に比べて、rSLPI投与群で抗炎症効果や大動脈瘤拡大進展抑制効果が得られた。このことから、rSLPI投与による大動脈瘤拡大進展抑制のメカニズムをあきらかにするため、本年度では、大動脈瘤組織中タンパクを抽出し、大動脈瘤で関連が報告されているシグナル伝達経路NF-kB, JNKやSTAT, Smad, Akt, ERKなど のキナーゼやリン酸化タンパクについてELISA kitを用いて調べた。 その結果、control群に比べ、rSLPI投与群でJNKおよびNF-kBのリン酸化タンパクの発現量が有意に低下していたことがわかった。JNKとNF-kBは炎症を引き起こす細胞内情報伝達系で重要な役割を果たす。rSLPI投与によってこれらシグナル経路の発現レベルが低下したことで抗炎症に働き、瘤進展拡大を抑制したと考えられた。

胸骨切断面からの骨髄出血の止血にはボーンワックスが用いられることが多い。ボーンワックスは手術操作性に優れるが、非分解性で残存により感染源や骨癒合・再生の妨げとなりうる。本研究では、ポリカプロラクトン、ポリ乳酸、骨親和性ペプチドによる新規骨髄止血材料を開発した。動物実験において、新規骨髄止血材料はボーンワックスと同様の手術操作性で止血することができた。ボーンワックスは骨再生を阻害したが、新規骨髄止血材料は骨親和性ペプチドにより骨再生が促進された。これらの結果から、本研究で開発した新規骨髄止血材料は、優れた手術操作性および生体適合性を持つ新たな骨髄止血材として有用であることが示唆された。

本研究は、細胞の接着・増殖をコントロール(細胞選択性)する、人工血管に適した材料を効率的に開発する。医療材料表面で表したい細胞選択性は、土台である高分子材料と機能性分子(ペプチド)の組合せによる総合的な効果で決まると考えられる。しかし、高分子材料やペプチドは種類や配合比だけでも無数に考えられ、総当たりで設計していては非効率である。本研究では、高分子材料とペプチドの物性値計測をし、情報処理解析技術を用いることで、目的のハイブリッド人工血管材料を効率的に創出することを目標とする。

本研究では、心臓手術後の癒着による収縮性心膜炎などの合併症や、再手術時の癒着剥離による臓器損傷を軽減する新たな心膜再生型癒着防止シートの創出を試みた。癒着防止には中皮細胞の再生が重要であると考え、本研究では、中皮細胞に高親和性なペプチドの探索および生体吸収性シートへの修飾条件検討、架橋フィルム法またはエレクトロスピニング法によるシートの作成および動物実験での検討を行った。中皮細胞高親和性ペプチドを発見し、シートへの修飾に成功した。架橋フィルムP-(CL-DLLA)シートは、早期においてペプチド無しに関わらず癒着を低減した。エレクトロスピニング法PCLシートはペプチド修飾により癒着低減を示した。

大動脈瘤に対する人工血管置換術は侵襲が大きく、新たな低侵襲治療法の開発が望まれる。これまでに抗炎症作用を持つ間葉系幹細胞（MSC）による大動脈瘤径縮小効果を報告した。本研究では、MSC産生因子の中から抗炎症作用を持つタンパクprogranulin (PGRN)とSecretory Leukocyte proteinase inhibitor (SLPI)を同定した。これらタンパクを大動脈瘤モデルマウスに投与することにより、大動脈瘤進展抑制を認め、治療に有用であることを明らかにした。また、これらタンパクのアミノ酸配列をリファレンスに設計したペプチドは、in vitroにて抗炎症性効果を認めた。

ペプチドアレイ上における細胞制御ペプチドスクリーニング法で骨・軟骨分化促進ペプチドを、候補タンパク質中から探索し、機能的足場設計のための候補ペプチドのリストアップを行った。これらペプチドを自己配列ペプチド担体に化学修飾を行い、ハイドロゲルを作製した。本材料に臍帯由来間葉系幹細胞を播種・培養を行い、マウス皮下へ移植し、骨形成および軟骨形成の生化学および組織学的評価を行った。いずれのサンプルでも骨及び軟骨特有の細胞外器質の形成が乏しかった。本研究では、候補タンパク質中からリストアップしたペプチドを修飾した担体に、臍帯由来間葉系幹細胞を播種した複合体を、骨および軟骨へ効率的に分化誘導できなかった。

本研究の目的は、人工血管の治癒効果を高める『短鎖選択的接着ペプチド』を取得することである。具体的には、①特定の細胞外マトリックス(ECM)だけを接着させるペプチド、②内皮細胞だけを接着させるペプチドをコンビナトリアルに網羅的に探索し、最適配列を発見することである。研究1年目の平成27年度では、特に上記の①特定のECMタンパク質だけを接着させるペプチドの探索を行い、3残基ペプチドにてコラーゲンIV選択的接着ペプチドを数種類発見した。研究最終年度の平成28年度では、内皮細胞を選択的に接着させるペプチド配列の最適化を試み、高分子材料との組合わせによる効果の検証と制御に成功した。

本研究は,情報処理解析手法と,実験的なペプチドアレイを用いた手法との融合による,新しい手法でデザインしたペプチドで,血管内の環境を模倣した,内皮化促進医療機器を開発するものである.具体的な方法は3ステップにて遂行した. 1.ECM(細胞外マトリックス)構成タンパク質由来ペプチドのスクリーニング(情報処理的解析),2.ペプチドアレイを用いたアッセイ:細胞特異的接着&増殖実験(実験的手法),3.生体適合性マテリアルへの結合⇒動物実験評価 1から,細胞外マトリックスであるコラーゲンIVに特徴的に存在する3残基ペプチド配列を,他のコラーゲンI～Vと比べる事により,907配列発見した.また,2から,内皮細胞に特異的な接着ペプチドを20種類ほど発見できた.3から,2で発見した内皮特異的接着ペプチドを人工血管に使用可能な素材であるPCLへ用いることにより,in vitro,in vivoでの評価を行った.in vitroでは,シート上で内皮特異性がみられ,in vivoにおいては,様々な生物学的検証(免疫染色,SEM写真,ウエスタンブロッティング)から,早期の内皮化が確認された.これにより,ペプチドアレイによる,生体材料のデザインの可能性が示唆され,今後も新たな生体材料の開発に貢献できるものと考えている.

　テレビ・ラジオ番組

Shimane Prefectural Convention Center

産業技術総合研究所臨海副都心センター

名古屋大学 【趣旨】学生や若手研究者などの博士人材が明確なキャリアパスを思い描くためには、先達のキャリアパスを知ることが大きな助けとなります。しかし、そのような情報に触れる機会はいまだ少ないのが現状です。本シンポジウムでは、産・官・学のさまざまな領域で活躍中の若手PhDをお招きし、多様な活躍の場を一望することで、学生や若手研究者が将来を楽しく思い描くための一助としたいと考えております。

オンライン/サテライト会場（名城大学）

Zoom 【趣旨】バイオテクノロジーの急速な発展や、科学コミュニティの模範の大きな変化を踏まえ、我々の目指すべき未来がどのようなものであるか、改めて議論する場が必要とされている。例えば、生物工学会においても、マイノリティー活躍の促進方法、オープンアクセス時代における学会誌の目指すべき姿、COVID-19パンデミックを契機としたリモート時代における学術集会の新たな可能性、学術の細分化が進む現代におけるコラボレーションのあり方など、多様な論点が存在している。そこで生物工学会への貢献が深い教授陣などをお招きし、多様なステークホルダーと共に、我々の目指すべき生物工学の未来を忌憚なく議論する。

Zoom 【趣旨】専門的知識を持つPhDの「活躍の場」は多様化しているが、博士課程学生や若手研究者がその情報に触れる機会はいまだ少ない。そこで、日本生物工学会学生優秀賞 (飛翔賞) 受賞者を含む、国内外の産官学で活躍中の若手PhDをお招きし、「活躍の場」を一望する。また、他国に比べると日本におけるPhDの「活躍の場」はいまだ限定されていることも実情であり、それをどのように変えていくべきか議論する。

オンライン（Zoom）

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名古屋大学・オンラインハイブリッド

オンライン（Zoom）

オンライン

京都大学吉田キャンパス

岡山大学 津島キャンパス

京都大学放射性同位元素総合センター講堂

株式会社Preferred Networks本社セミナー室

東京大学本郷キャンパス 山上会館2F大会議室

名古屋大学環境総合館1階レクチャーホール

大阪大学吹田キャンパス 銀杏会館

西早稲田キャンパス A会場（57号館2階）

名古屋大学ベンチャービジネスラボラトリー

キャンパス･イノベーションセンター（CIC）国際会議室

富山国際会議場 2階 B会場（特別会議室）

愛知県北名古屋市・タナベ名古屋研修センター

キャンパス･イノベーションセンター（CIC）国際会議室