動物成分を全く含まない、植物繊維のみでヒト幹細胞の制御培養に成功

• 再生医療の実現には、他動物由来成分を “全く使わない” 幹細胞培養の仕組みが必要不可欠
• 樹木由来のセルロースナノファイバー（Cellulose nanofiber: CNF, ^※1）に硫酸基を導入することで、硫酸基量依存的なヒト幹細胞の接着・増殖性制御と接着因子・培地の安定化に成功
• からだの外でヒト幹細胞を制御培養可能な新規医療用モダリティとしての効果・効能に期待

再生医療は、病気やけがなどで機能が損なわれた組織や臓器を修復・再生する医療技術です。その実現には、からだの外でヒトの細胞を効率的かつ適切に培養する必要がありますが、これまではヒト以外の動物のコラーゲンや生体成分を抽出して培養基材に使う必要がありました。そのため、免疫拒絶や感染症リスクの観点から、動物成分を全く含まない（Xeno-free，ゼノフリー）細胞培養基材の開発が望まれていました。

今回、樹木由来の構造多糖であるCNFの結晶表面特異的に、生体官能基の一種である硫酸基を導入することで、動物由来成分を全く使うことなく、ヒト骨髄由来の初代間葉系幹細胞（Mesenchymal stem cell: MSC, ^※2）のゼノフリー培養に成功しました。従来の動物由来コラーゲンに匹敵する培養特性を、植物繊維成分のみで達成しました。

国立大学法人九州大学大学院生物資源環境科学府の甲斐理智氏（2024年度修士修了）、大学院農学研究院の畠山真由美助教、北岡卓也教授および横河電機株式会社の岩本伸一朗博士らの共同研究グループは、木とヒトに共通するナノ構造である「ナノファイバー形状」と「規則的な多糖界面構造」に着目し、CNFの結晶構造を保ったまま硫酸基を導入することで、すぐれた細胞接着性と増殖性が発現することを見出しました。また、幹細胞の培養挙動が導入した硫酸基量に極めて鋭敏かつ強い依存性があることや、幹細胞の初期接着やその後の増殖に欠かせないタンパク質の安定化にも寄与することを発見しました。

今回の発見は、ヒト幹細胞を用いる直接的な再生医療のみならず、生体内の組織・臓器機能を持つ細胞を生体外でつくる技術や、それを活かした創薬支援基盤技術の開発に役立つことが期待されます。

本研究成果はエルゼビア社の学術雑誌「Carbohydrate Polymer Technologies and Applications」に2025年7月4日（金）にオンライン掲載されました。

(※1) セルロースナノファイバー（CNF）
樹木や草などの植物の主要成分であるセルロースを、ナノ（1ナノは10億分の1）メートルサイズまで微細化した天然ナノ素材。

(※2) 間葉系幹細胞（MSC）
成体内に存在し、骨や軟骨・脂肪・筋肉など様々な細胞へと分化できる細胞。

掲載誌：Carbohydrate Polymer Technologies and Applications
タイトル：Adhesion and proliferation behavior of primary human mesenchymal stem cells on sulfated cellulose nanofiber scaffolds with different sulfate contents
著者名：Ritomo Kai, Mayumi Hatakeyama, Shinichiro Iwamoto, Takuya Kitaoka
DOI：10.1016/j.carpta.2025.100930

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農学研究院　北岡卓也　教授