Sojo University Repository

竹原, 和男

TAKEHARA, KAZUO

Japanese

Research on an Intelligent Hot-plug Switch (IHS) Enabling the Maximum Capacity of a DC Energy Storage System with Parallel-Connected Used Batteries and Different Types of Batteries

Khan,Nowshin,Farzana

English

Evaluation of Guanidinylated Chitosan
as Pharmaceutical Material

吉川 萌香

YOSHIKAWA MOEKA

Protein engineering study on structural stability of
antibody drug adalimumab Fab

親富祖, 亮太

OYAFUSO,RYOTA

Study on the construction of an in vitro hepatocyte culture systems including bile canaliculi fomation aimed at drug safety evaluation

陳野 莉子

JINNO RIKO

別紙様式２ 
 
論 文 要 旨 
 
区分 甲 氏 名   陳  野  莉  子 
 
論文題名 
再生医療等製品の製造過程における造腫瘍性細胞の選択的排除に関する基礎研究 
 
論文の要旨 
  
今日、臓器移植における慢性的なドナー不足等の課題を補う方法としてヒト幹細胞
を利用した再生医療等製品の移植治療が期待されている。再生医療等製品の移植治療
では、生体外で大量培養した幹細胞を目的の細胞へと分化誘導し、その後に生体内に
移植する治療方法が用いられる。しかし、幹細胞を生体外で培養する過程では、幹細
胞から悪性形質転換細胞が生じる可能性があり、幹細胞を用いた再生医療等製品には
安全性・品質管理の点で大きな課題を抱えている。また、分化誘導後の細胞に残る未
分化幹細胞も腫瘍形成など安全性の懸念を孕んでいる。そのため、幹細胞を用いた再
生医療を安全な技術とするために、悪性形質転換細胞や残存する未分化幹細胞などの
造腫瘍性細胞を選択的に排除する手法の開発が求められている。本論文では、再生医
療等製品の製造の様々な過程で出現し得る造腫瘍性細胞の排除における新たなアプロ
ーチとして、本学で開発されたハイブリッドリポソーム（HL）を応用し、HLによりこ
れらの細胞を選択的に排除することを様々な視点から検討した。  
 第2章では、幹細胞を分化誘導する際に出現する悪性形質転換細胞のHLによる排除
を検討した。培養モデルとして、酪酸ナトリウム（SB）処理により正常ヒト胎児肝細
胞（Hc細胞）から肝幹細胞を誘導する培養系を使用した。Hc細胞にSB処理した細胞は、
悪性形質転換細胞の形質である軟寒天中のコロニー形成能や細胞表面型ビメンチン
（CSV）発現が増大し、悪性形質転換細胞の出現が確認された。SB処理細胞にHLを処
理すると、HLは一定量の細胞を残存させながらコロニー形成能やCSV陽性細胞の発現
を抑制し、さらに、HLはSB処理によって出現した悪性形質転換細胞をアポトーシスに
よって排除することが示唆された。 
  第3章では、再生医療等製品の製造過程における幹細胞の大量培養を想定し、HL処
理後の継代培養過程において、悪性形質転換細胞の再出現や細胞機能に及ぼす影響を
検討した。2章の培養条件から培養を続けた結果、継代後のSB処理細胞は、高いコロ
ニー形成能とCSV陽性細胞率を有していたが、HL処理した細胞は、継代後はHL非存在
下で培養しているにもかかわらず、コロニー形成能やCSV陽性細胞の発現が抑制され
ていることが示された。また、HL処理した細胞は、継代後も十分な増殖能と薬物代謝
能を指標とした細胞機能を有することが示された。したがって、HL処理細胞はその後
の培養過程において悪性形質転換細胞の再出現を抑制し、肝機能を有する細胞を残存
させる可能性が示された。 
 
 
 
第4章では、正常細胞と悪性形質転換細胞が混在する培養条件で、HLが悪性形質転
換細胞を選択的に排除できるかを検討した。培養モデルとして、Hc細胞と肝がん細胞
であるHuH-7細胞の混合培養を用いた。HLの細胞膜への融合蓄積の標的である膜流動
性は、Hc細胞に比べHuH-7細胞が高くHLが蓄積しやすいことが示された。また、両細
胞に対するHLの作用濃度領域を比較すると、Hc細胞とHuH-7細胞で作用濃度領域が異
なり、HLはHuH-7細胞を選択的に排除できる可能性が示された。実際に、Hc細胞と
HuH-7細胞の混合培養条件では、HLはHuH-7細胞を選択的に排除し、HuH-7細胞に由来
すると考えられるコロニー形成を抑制することが示された。この結果より、HLは正常
細胞と悪性形質転換細胞が混在している培養環境において、選択的に悪性形質転換細
胞を排除することが考えられた。 
第5章では、再生医療の有力な細胞資源であるiPS細胞と、その大量培養過程におい
て出現する悪性形質転換細胞のモデルとしてHuH-7細胞を使用し、混合培養を行っ
た。その結果、HLはiPS細胞よりHuH-7細胞に短時間で融合蓄積し、増殖抑制すること
が示された。また、iPS細胞とHuH-7細胞の混合培養条件において、HLはHuH-7細胞を
選択的に排除し、HuH-7細胞に由来すると考えられるコロニー形成を抑制することが
示された。しかしながら、iPS細胞はHL処理後の培養において経時的に生細胞数が減
少し、HLは残存した未分化iPS細胞の生存に影響を及ぼす可能性があることが示唆さ
れた。 
第6章では、造腫瘍性細胞の1つである未分化細胞に着目し、未分化幹細胞と分化細
胞が混在した際にHLが未分化幹細胞を選択的に除去できるかを検討した。モデルとし
てがん幹細胞とがん細胞が混在する4T1-Luc細胞を使用した。4T1-Luc細胞に対するHL
処理はがん幹マーカーであるCD44v陽性細胞を減少させ、4T1-Luc細胞中のがん幹細胞
を選択的に排除することが示された。また、がん細胞の特徴である非足場依存増殖能
を抑制することが示された。したがって、HLは未分化幹細胞と分化細胞が混在する培
養環境において未分化幹細胞を選択的に排除できる可能性が示された。 
本研究で得られた知見より、HLは再生医療等製品の製造過程の初期にあたるiPS細
胞の大量培養過程から最終段階である分化細胞までの異なる段階において、出現した
悪性形質転換細胞を排除すること（２～５章）、および、分化誘導された細胞中に残
存する未分化幹細胞を排除できる可能性があること（６章）が示された。以上の結果
よりHLを用いた培養技術は、再生医療等製品の製造の様々な過程で出現し得る造腫瘍
性細胞を排除することで再生医療の安全性・品質管理に貢献できる可能性があると考
えられる。 
 
 
 


Fundamental Research on Selective Removal of Tumorigenic Cells in the Manufacturing Process of Regenerative Medical Products

片岡, 裕登

KATAOKA,HIROTO

Development of analytical methods for low-molecular-weight bioactive substances using immunochemical techniques

赤星, 裕紀

AKAHOSHI,HIROKI

Cyclodextrin-Mediated Control of Drug Supersaturation in Hydrophobically Modified Hydroxypropylmethylcellulose Systems

岩井 蘭子

IWAI RANKO

別紙様式２ 
 
論 文 要 旨 
 
区分 甲 氏 名   岩 井 蘭 子 
 
論文題名 
植物の根の成長に及ぼす光合成細菌およびその LPS（Lipopolysaccharide）の効果
に関する研究 
 
論文の要旨 
 光合成細菌は植物とは異なる酸素を発生しないタイプの光合成を行う細菌である。光合成細菌の一
種の紅色非硫黄細菌は農業分野でよく利用されていて、農作物の成長促進や品質向上の効果がある（以
下この紅色非硫黄細菌を光合成細菌と呼ぶ）。光合成細菌が植物の成長を促進するメカニズムについ
てもよく研究されていて、これまでに以下のメカニズムが判明している。 
・5－アミノレブリン酸（ALA）を生産する。ALA は葉緑素などのポルフィリン化合物の前駆体であ
るため植物成長促進物質として作用する。また ALA には植物へのストレス耐性付与効果もある。 
・植物ホルモンのオーキシンの一種のインドール酢酸（indole acetic acid）を生産する。インドール酢
酸には根の成長促進効果がある。 
・土壌中のリン酸化合物を可溶化し、植物へのリン供給を促進する。 
・根にダメージを与える硫化水素を分解する。 
・窒素固定により植物に窒素源を供給する。 
本学位論文提出者の研究室（崇城大学生物生命学部・細胞工学講座）では、光合成細菌の細胞壁成
分の Lipopolysaccharaide (LPS、リポ多糖)を、鉢栽培のコマツナに葉面散布で与えると成長が促進され
ることから、光合成細菌の新たな成長促進メカニズム（有効成分）として LPS を提案した（Hayashi, S. 
et al., Microorganisms, 2022. 10, 771）。 
本研究では、光合成細菌 LPS が植物成長促進の有効成分であることを、実用植物のモデル植物のイ
ネ（Oryza sativa）、および基礎研究のモデル植物のシロイヌナズナ（Arabidopsis thaliana）を用いて実
験室での in vitro 実験で明らかにした。また、遺伝子発現レベルでも LPS が光合成細菌の有効成分で
あることを明らかにした。 
また、LPS は哺乳動物では pg/mL から ng/mL のオーダーで炎症・発熱反応を起こすが、植物は LPS
に対する感受性が哺乳動物に比べると低く、μg/mLオーダーで反応すると従来は考えられてきた。し
かし、本研究の結果光合成細菌の LPS は植物において哺乳動物と同等の pg/mL から ng/mL のオーダー
で成長促進効果を示すことが判った。 
さらに、光合成細菌の応用研究として、光合成細菌によるバイオプライミング（種子や苗の前処理
技術）の有効性を示した。 
 
本論文の構成は以下のとおりである。 
第 1 章 イネの根の成長に及ぼす光合成細菌と光合成細菌 LPS の効果 
第 2 章 シロイヌナズナの根の成長に及ぼす光合成細菌と光合成細菌 LPS の効果 
第 3 章 光合成細菌バイオプライミングの効果 
第 1 章では、光合成細菌標準株 Rhodobacter sphaeroides NBRC 12203Tの LPS が 10 pg/mL の濃度でイネの
根の成長を促進することを示し、LPS が光合成細菌の有効成分であることが、従来のコマツナの屋外栽培
実験に加えてイネの in vitro 実験で明らかになった。前述のように、従来、植物は動物に比べて LPS に対
する感受性が非常に低く、μg/mL オーダーで効果を示すと考えられてきたが、本研究の光合成細菌 LPS
は動物細胞と同レベルの pg/mL のオーダーで根の伸長を促進した。また低濃度での効果は遺伝子発現レ
ベルでも確認された。光合成細菌 LPS がイネの根の遺伝子発現に及ぼす影響を、次世代シーケンシング
（Next Generation Sequencing: NGS）による RNA-seq 解析で検討した結果、さまざまなストレス応答遺伝
子（JA シグナル伝達系、二次代謝産物合成関係、ROS 発生/消去系、その他）の発現が有意に上昇してい
ることがわかった。このことは植物に病原性がない光合成細菌が、植物によって病原体と認識されている
ことを示している。 
第 2 章では、第１節で光合成細菌 R. sphaeroides NBRC 12203Tの LPS がシロイヌナズナの根の成長に及
ぼす影響を、1 fg/mL から 1 µg/mL の濃度範囲で MS（Murashige & Skoog medium）ゲランガム培地上で無
菌的に発芽させた実生苗で検討した。その結果、1 fg/mL の極めて低濃度でも成長促進効果が見られ、最
も効果的な濃度は 10 pg/mL であった。光合成細菌 LPS: 10 fg/mL, 10 pg/mL, 10 ng/mL, 1 µg/mL、大腸菌（E. 
coli O26）由来 LPS：1 µg/mL の RNA-seq 解析の結果、光合成細菌 LPS の中では、上昇(up-regulation)も低
下(down-regulation)も 10 ng/mL の条件が最も有意に変動した遺伝子数が多かった。第１節の結果では、根
の成長促進効果は 10 pg/mL の条件で最も高く、遺伝子発現の変動が一番大きかった 10 ng/mL の条件では
促進効果は他の条件に比べて小さかった。このことから、過剰な遺伝子発現上昇（あるいは下降も含めた
発現変動）は根の成長にはむしろマイナスに作用する可能性が示された。光合成細菌 LPS により発現が
上昇した遺伝子には、第１章のイネと同様に、さまざまなストレス応答遺伝子が多数あった。この結果か
ら、光合成細菌 LPS はシロイヌナズナにおいても、イネで見られたようなストレス応答を極めて低濃度
で引き起こすことが示された。また、光合成細菌 LPS により活性酸素種（Reactive Oxygen Species: ROS）
発生系の遺伝子発現の上昇が見られた。根の成長に ROS が関与していることが従来から知られているこ
とから、光合成細菌 LPS の根の伸長促進効果に ROS が関与していることが予想された。そこで ROS 検出
蛍光プローブ DCFH-DA を用いた実験により LPS で実際に ROS が発生していることを確認した。 
第 3 章では光合成細菌バイオプライミングの稲作での効果を、現地試験と実験室での実験により定量的
に示すことができた。光合成細菌バイオプライミングは生菌でも死菌でも効果があった。光合成細菌バイ
オプライミングの有効成分の一つが、第１章、２章で有効成分として示した LPS であることを、イネを
用いた実験で示した。また、光合成細菌バイオプライミングがつる苗でも有効なことを、サツマイモ
（Ipomoea batatas）を用いた実験で示した。 
 
 


Effects of purple non-sulfur bacterium (PNSB) and its lipopolysaccharide (LPS) on the root development of rice (Oryza sativa) and Arabidopsis thaliana

高　尚輝

GAO SHANGHUI

Identification, characterization, and biological evaluation of Garlicnin B₁： a sulfur-containing compound from garlic with prominent anti-inflammatory and anti-tumor activities

松本 拓

MATSUMOTO TAKU

The effects of sound waves on the enzymatic activity and hyphal growth of yellow-koji and black-koji

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