クモの糸の性質をバイオ用途に向けて分析

2022 年 6 月 21 日

信州大学による

絹は何世紀にもわたって飼いならされた蚕によって栽培されてきましたが、共食いの傾向があるため、クモの糸を商業的に大量に生産することは困難でした。 しかし、クモの糸繊維は、その細さ、機械的特性、光沢のある外観で注目を集めています。 組換えタンパク質発現システムと化学合成によって生産されたクモの糸は、血栓の形成を防ぎ、繰り返しの負荷と降ろしに耐える優れた結び目強度を備えているため、医療用途に優れた特性を備えていることが示されています。 Langmuir で発表されたこの研究では、天然のクモの糸の細胞接着挙動が調査されました。

再生医療の発展には細胞培養基材の開発が不可欠です。 従来の研究では、石油由来のポリマーを用いた細胞培養基材が数多く開発されてきましたが、タンパク質由来の細胞培養基材の開発はあまり進んでいませんでした。 タンパク質系素材の中でも、古くから使われてきたのが蚕糸です。 近年、カイコの糸よりも機械的特性に優れたクモ由来のシルクが注目されています。 しかし、クモの糸上の細胞の挙動についてはほとんどわかっていません。 そこで、今回の研究では、信州大学の矢沢健次郎博士らの研究者らは、クモの糸上での細胞接着挙動を調査することを目的とした。

以前の研究では、天然のクモの糸の代わりに、組換えクモの糸様タンパク質を使用して実験が行われました。 したがって、タンパク質の大きさは天然のクモの糸の約1/10でした。 生体材料の専門家である根岸純博士らの研究グループは、生きたクモから直接クモの糸を採取し、天然のクモの糸の細胞接着を観察することが重要であると考えました。

研究者らは3種類のクモの糸を用意した。 巻き取られた繊維、フィルム、ナノファイバー（不織布）。 生きた蜘蛛の糸を同じ方向になるように巻き付けるのは大変でした。 しかし、彼らはこれを達成することができ、クモの糸の3つの形状の間で細胞接着の形状に違いがあることを発見しました。

今回の研究により、クモの糸上での線維芽細胞の接着挙動が明らかになりましたが、表面トポグラフィーによって細胞活性に違いがあるかどうかについてはまだ調査する必要があります。 例えば、糸や不織布では細胞の活性が高い、フィルムでは細胞の活性が低い、などが分かれば新たな発見となります。 天然のクモの糸のこの側面は現在調査中です。

詳しくは： Kenjiro Yazawa 他、クモ糸繊維、フィルム、およびナノファイバー上の細胞接着挙動、Langmuir (2022)。 DOI: 10.1021/acs.langmuir.2c00818

雑誌情報:ラングミュア

信州大学提供