研究レポート

レポートNo.002 「iMatrix-511」の誕生について

カテゴリ:研究レポート 

レポートNo. 「iMatrix-511」の誕生について
002
    
ラミニンは動物の基底膜に存在する細胞外マトリックスの一員であり、細胞接着や増殖に深く係わっていることが知られている。バイオマトリックス研究所では、このラミニン断片であるラミニン511-E8(商品名「iMatrix-511」)を利用した、新たな細胞培養方法を提案する。
 

細胞外マトリックス

 我々の体は、約60兆個の細胞から構成されているが、単に積み木のように細胞を重ねるだけでは複雑な構造をした体をつくることはできない。そこで、登場するのが細胞外マトリックスである。図1のように、細胞外マトリックスは、細胞と細胞との間を埋めたり、種類の異なる細胞同士を隔てたりしている。さらに、細胞外マトリックスは、生存や増殖、運動といった様々な生命現象に関わるシグナルを細胞に与えることが知られており、多細胞生物には無くてはならない存在である。細胞外マトリックスには、コラーゲンやラミニン、フィブロネクチンなどのタンパク質や、コンドロイチン硫酸やヒアルロン酸などのグリコサミノグリカンが含まれており、それらが複雑に組み合わさって、体のあらゆる場所に存在している。

図1. 細胞外マトリックスが含まれる部位の例

ラミニン511-E8 (商品名iMatrix-511)

 本稿で紹介する新商品iMatrix-511は、ラミニン511の酵素分解断片であるラミニン511-E8フラグメントと同じ配列をもった組換えタンパク質である。ラミニンは、他の細胞外マトリックスと共に、薄い膜状の基底膜に存在しているタンパク質である。ラミニンは、α鎖、β鎖、γ鎖の3つのパーツから構成されており、それらの組み合わせによって、15種類の存在が知られている(図2、関連文献1)。その中でも、α5鎖、β1鎖、γ1鎖から成るラミニンをラミニン511という。細胞は、細胞外マトリックスを認識する受容体であるインテグリンを持っており、この受容体を通じて、細胞の接着や伸展、増殖などに関わる様々なシグナルが伝達される。主に、ラミニン511を認識する受容体は、α6β1インテグリンである。α6β1インテグリンがラミニン511を認識するためには、特にラミニンα5鎖の球状ドメインとラミニンγ1鎖のカルボキシル末端側のグルタミン酸が必要である (関連文献2、3)。ラミニン511-E8は断片でありながらも、ラミニン511全長分子と同様、α6β1インテグリン結合能を有している(関連文献4)。


  図2. ラミニン511-E8 の模式図

ラミニン511-E8の使用例

 ラミニン511-E8は、表皮細胞や血管内皮細胞だけでなく、iPS細胞やES細胞などの幹細胞を培養できる基材である(関連文献5)。ラミニン511-E8を利用した細胞培養の準備は、非常に簡単である。リン酸緩衝液などで希釈したラミニン511-E8をスライドガラスやシャーレに注ぐだけで、表面にコーティングすることができ、培養直前に培地に置換することで、準備が完了する。ラミニン511-E8上で、表皮細胞と血管内皮細胞を培養した結果を図3に示した。表皮細胞は、何もコーティングしていないシャーレ上では、ほとんどの細胞が接着していないが、ラミニン511-E8上では、多くの細胞が伸展接着していた。また、血管内皮細胞は、何もコーティングしていないシャーレ上でも接着しているが、丸い状態の細胞が数多く観察された。一方で、ラミニン511-E8上では、丸い状態の細胞はあまり観察されず、ほとんどの細胞が良く伸展していた。このように、ラミニン511-E8を利用することで、様々な種類の細胞の接着や伸展を促すことが可能である。


図3. iMatrix-511上で培養したヒト皮膚表皮細胞と血管内皮細胞の接着と伸展

 ヒトiPS細胞やヒトES細胞は、非常に取り扱いが難しいことが知られている。例えば、それらの細胞を植え継いで、数多くの細胞を増やすために、成長した細胞集団を適切な大きさに分割しなければならない。その際、細胞集団を完全に解離させた場合は、細胞は細胞死を迎え、一方で、細胞集団を適切な大きさに分割できなかった場合には、しばしば幹細胞としての特性を失うことがある。さらに、これらの細胞のための培養用基材として、通常、マウス由来のフィーダー細胞やマトリゲルが利用されるが、異種成分が持ち込まれる危険性があり、医療応用するための問題点の一つとされていた。この状況下で、関連文献5に示されているように、大阪大学と京都大学との共同研究によって、iPS細胞やES細胞の培養にラミニン511-E8を利用できることが明らかとされた。ラミニン511-E8上では、成長した細胞集団を完全に解離させた場合でも、多くの細胞を生存させ、効率良く増殖させることができる。また、ラミニン511-E8は、組換えタンパク質として、製造できることから、マウスを由来とした基材よりも、異種成分の混入の危険性が低い点も大きな利点である。

関連レポート

文献1 Miner, JH and Yurchenco, PD Laminin functions in tissue morphogenesis. Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 20, 255-284 (2004).
文献2 Ido H, Harada K, Futaki S, Hayashi Y, Nishiuchi R, Natsuka Y, Li S, Wada Y, Combs AC, Ervasti JM and Sekiguchi K. Molecular dissection of the alpha-dystroglycan- and integrin-binding sites within the globular domain of human laminin-10. J. Biol. Chem. 279, 10946-10954 (2004).
文献3 Ido H, Nakamura A, Kobayashi R, Ito S, Li S, Futaki S and Sekiguchi K. The requirement of the glutamic acid residue at the third position from the carboxyl termini of the laminin gamma chains in integrin binding by laminins. J. Biol. Chem. 282, 11144-11154 (2007).
文献4 Taniguchi Y, Ido H, Sanzen N, Hayashi M, Sato-Nishiuchi R, Futaki S and Sekiguchi K. The C-terminal region of laminin beta chains modulates the integrin binding affinities of laminins. J. Biol. Chem. 284, 7820-7831 (2009).
文献5 Miyazaki T, Futaki S, Suemori H, Taniguchi Y, Yamada M, Kawasaki M, Hayashi M, Kumagai H, Nakatsuji N, Sekiguchi K and Kawase E. Laminin E8 fragments support efficient adhesion and expansion of dissociated human pluripotent stem cells. Nat. Commun. 3, 1236 (2012).

関連商品

iMatrix-511
iMatrix-511

▲ページの先頭に戻る