2025年度

後期

細胞工学特論

講義

Advanced Cell Technology

Z1900002 細胞工学特論 [遠隔(オ)]

今村 保忠

2.0単位

金曜1限

八王子　遠隔

A 専攻する研究領域における高度な専門知識を身につけたもの 80%
B 科学技術を運用する能力を身につけたもの　0%
C 主体的に研究に取り組み、社会や職業についての知識や技術者や研究者として必要な倫理観を身につけたもの　0%
D 特定の専門領域における創成能力を身につけたもの　20%

動物細胞とその周囲の細胞外環境、細胞外マトリックスとの相互作用の概略を理解する。細胞外マトリックス、とりわけコラーゲンマトリックスは生体中では固相として働き、細胞への長期の作用は、長期間にわたる生命現象につながる。細胞と細胞外マトリックスをヒトの病気や健康つなげる統合的な考え方を理解する。

具体的な到達目標は以下の通りである。
1.コラーゲンとその会合体について理解できる。
2.基底膜とその働きについて理解できる。
3.組織構築について理解できる。。
4.相互作用の循環と内科的再生の概念を理解できる。
5.統合的な考え方を理解し、例示できる。

細胞外マトリックスに興味があること、すでに研究を実施していることが前提条件になる。

ディスカッション・ディベート／e-ラーニング等ICTを活用した自主学習支援／特に活用しない

以下の項目を取り上げ，トピックスをまじえて進める。
1. 科学、化学、工学の違い:コラーゲン研究を例にして
2. コラーゲンとは
　(1)　コラーゲン遺伝子のゲノム構造
　　 多数のエクソン、エクソンは54bpが単位
　　 EDS(Ehlers-Danlos Syndrome)症例： V型コラーゲンのスプライシング異常
　(2)　線形成コラーゲン中のアミノ酸配列の特徴
　(3)　生合成
　　 水酸化反応、糖の付加、PPI反応、PDI反応、プロセシング、架橋反応
　(4)　代謝とコラーゲン生合成
　 水酸化反応には、２–オキソグルタル酸と酸素が必要
　 アスコルビン酸の作用
3. コラーゲン精製法
　(1)　コラーゲンの抽出と塩分別沈殿
　(2)　タンパク質の分離：クロマトグラフィー
　 カラムクロマトグラフィー
　(3)　分析方法
　　SDS-PAGE
　　アミノ酸分析、アミノ酸配列分析、マススペクトロスコピー
　　　 CD（円偏光二色性）、DSC（示差熱分析）、酵素消化耐性
　(4)　分析例：ヘパリンカラムを用いたV型コラーゲンサブタイプの分析
4.　線維形成
　(1) 線維形成モデルの理解
5.　ポリペプチド中のプロリン水酸化反応
　(1) Asc は水酸化に必須
　(2) 低酸素とHIF-1
　(3) イソクエン酸脱水素酵素の遺伝子変異
　(4) HIF-1aとコラーゲンのプロリン水酸化反応の比較
6.　組織構築
　(1) 細胞と細胞外マトリックスの相互作用の循環
　(2) 組織モデル：コラーゲン線維の傾斜配向と対応する細胞の局在
　　 コラーゲン線維形成の階層性
　(3)　 ウマ腱におけるコラーゲン線維の傾斜配向
7.　 課題の報告と意見交換
8.　再構成コラーゲン会合体
　(1) Ｖ型コラーゲンは細い線維を作る
　(2) ヒトEDS(Ehlers-Danlos Syndrome)症に類似した皮膚脆弱症ウシの解析　
9.　細胞とコラーゲンの相互作用
　(1)　細胞自身が作るコラーゲンの作用：アスコルビン酸2-リン酸はコラーゲン合成を促進
　(2)　外部からコラーゲンを与えたときの作用
　　　 I型コラーゲンゲル：in-gel培養、on-gel培養
　(3)　収縮コラーゲンゲル培養による真皮モデル
10..　培養基質としての再構成コラーゲン会合体
　(1) V型コラーゲン線維
　(2) ＩＶ型コラーゲン会合体による基底膜様構造体
11.　基底膜
　(1)　基底膜の構造と構成成分
　(2)　基底膜は細胞の増殖・分化に重要である
　(3)　基底膜上で人工肺胞を作成
12.　幹細胞と基底膜
　(1)　ＥＳ細胞とiPS細胞
　(2)　ラミニン５１１
　(3)　再生医療と細胞シート工学
13.　基底膜の修飾による内科的再生の可能性
　(1)　アスコルビン酸欠乏下で分泌される３本らせんを持たないIV型コラーゲンポリペプチド鎖（NTH a(IV)s）
　(2)　NTH a(IV)sの機能
14. 振り返り

自分の研究分野における統合的な考え方を取り上げ、レポートで報告する。取り上げた考え方の特徴を、授業で提示した循環する相互作用や内科的再生などの基本的な考えと対比させよ。学期末に提出すること。

メール、チャットあるいは面談で、直接フィードバックする。

授業の中で指示する。

木曜日、午後４時から６時の間、１７号館３５５室。

実務家担当科目ではない

化学応用学専攻