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細胞増殖活性を向上させた機能性シルクマットの医療応用に向けた遺伝子操作の研究
Genetic fabrication of functional silk mats with improved cell proliferation activity for medical applications.
PMID: 31536077 DOI: 10.1039/c9bm01285k.
抄録
細胞増殖活性を向上させた機能性シルクマットは、損傷した創傷治癒や組織修復を促進する医療材料として期待されている。本研究では、カイコにヒト酸性FGF1と塩基性FGF2を発現させて作製したヒト線維芽細胞増殖因子（FGF）含有繭を用いて、新規な機能性シルクマットを作製した。まず、遺伝子組み換え繭を物理的に切断することにより、FGF1とFGF2タンパク質を単独または組み合わせて含有する機能性シルクマットを作製した。この機能性シルクマットは、通常のシルクマットと比較して、シルク繊維径、内部二次構造、機械的性質などの物性が大きく変化した。また、これらのシルクマット中に発現したFGF1およびFGF2タンパク質は、15日間かけて効率的かつ徐々に放出された。さらに、これらのシルクマットは、細胞外シグナル調節キナーゼ（ＥＲＫ）経路を活性化することにより、ＮＩＨ／３Ｔ３細胞の増殖および増殖を有意に促進し、ＦＧＦ１およびＦＧＦ２タンパク質を含有するシルクマットは、より高い細胞増殖を示した。重要なことに、このシルクマットは明らかな細胞毒性や細胞の炎症を引き起こさなかった。これらの結果は、これらの機能性シルクマットが医療への応用の可能性を示唆している。
Functional silk mats with improved cell proliferation activity are promising medical materials to accelerate damaged wound healing and tissue repair. In this study, novel functional silk mats were fabricated from human fibroblast growth factor (FGF)-containing cocoons generated by expressing human acid FGF1 and basic FGF2 in silkworms. First, functional silk mats containing FGF1 and FGF2 proteins alone or in combination were fabricated by physically cutting genetically engineered cocoons. Compared to those of normal silk mats, the physical properties of these functional silk mats such as silk fibre diameter, internal secondary structure, and mechanical properties were significantly changed. The expressed FGF1 and FGF2 proteins in these silk mats were efficiently and gradually released over 15 days. Moreover, these silk mats significantly promoted NIH/3T3 cell proliferation and growth by activating the extracellular signal-regulated kinase (ERK) pathway, and the silk mat containing FGF1 and FGF2 proteins showed higher cell proliferation. Importantly, this silk mat caused no obvious cytotoxicity or cell inflammation. These results suggest that these functional silk mats have potential medical applications.