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PIC ハイドロゲル – Noviocell BV

Noviocell-logo-groot



 

Noviocell社について

図1

 

Noviocell社(オランダ)は、オルガノイド増殖からオーダーメード医療にまで使用できる3D細胞培養のためのハイドロゲルを開発しています。

Noviocell社は、同社独自のポリイソシアノペプチド(polyisocyanopeptide;PIC)ハイドロゲル技術と、この技術を用いて開発したeasy-to-useな解決策をバイオメディカル研究者、バイオテック企業、製薬企業、臨床医様にご提案いたします。

 

3D細胞培養の有用性は明白ではありますが、既存の技術ではヒト生物学の複雑には到達出来ておりません。今日注目を集めているオルガノイドは、脳、肝臓および疾病特異的なオルガノイドです。これらは、私たちの健康や病気の理解だけでは無く、新薬候補やバイオマーカーの特定に貢献します。しかし、この3D細胞培養の可能性を最大限に活用するためには、この技術の主要な3つのボトルネック(ロバスト性、拡張性、臨床用途)について対処する必要があります。

最も多く使用されているマトリックスは動物由来です。これは、バッチ間格差が生じる原因となり結果の矛盾を引き起こします。Noviocell社は化学合成PICハイドロゲルを利用することにより簡便な解決策をご提案いたします。PICハイドロゲルは、調節可能なバイオ機能性とバイオ力学をユニークに組み合わせた、3D細胞培養と再生医療のための優れたマトリックスです。

 

Noviocell社のミッションは、3D細胞培養を全ての細胞生物学研究者へ広めることにより、ライフサイエンス研究を促進することです。

 

(Noviocell社のウェブサイトはこちら

 

Organoid drugtesting

 

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Noviocell社の技術

header_technology

 

生物の最も基本的な単位は細胞です。がん細胞の制御不能な細胞増殖など、多くの病気は細胞と関わっています。幹細胞は我々の体の中にある未分化な細胞であり、細胞分裂をし、肝細胞、筋細胞、血液細胞やその他の分化した細胞となります。つまり、幹細胞は再生医療と損傷組織の修復に大きな可能性を秘めており、医学分野において注目を集めています。

現在も3次元環境下で幹細胞を分化させるための材料の研究が進められています。しかし、バイオマテリアルの技術的な制限により、ヒトの体の中の組織と同等な複雑さを持った3次元人工組織を形成することは困難です。既存マトリックスの欠点は、バッチ間での構成要素変化による再現性の低さ、動物由来であること、及びマトリックスから細胞を回収する方法が複雑であることです。

ポリイソシアノペプチド(polyisocyanopeptide;PIC)ハイドロゲルは新しいタイプの高品質ポリマーです。ポリマーの錯体化学により、細胞外マトリックスに多く存在するコラーゲンのようなヘリックス様構造を形成します。

 

PICハイドロゲルは、天然バイオマテリアルと合成バイオマテリアルのユニークな特性を併せ持った、細胞研究のための改良されたプラットフォームです。PICハイドロゲルは、他のハイドロゲルの特徴を持ち合わせながら、コラーゲンのようにふるまいます。さらに、PICハイドロゲルは完全な可逆的熱感受性であり、細胞を簡単に回収出来、その後の実験に容易に使用できます。

PICハイドロゲルは、調節可能なバイオ機能性とバイオ力学をユニークに融合した、3D幹細胞培養と再生医療のための優れたマトリックスです。

 

 

PICハイドロゲルの構造

Noviocell_infographic-05

 

 

3D培養と2D培養の比較

 

図2

 

 

PICハイドロゲルのアドバンテージ

●化学合成品のため、バッチ間格差が無い

●優れた細胞増殖と細胞分化

●天然のマトリックスと同じバイオ力学特性を示す。(コラーゲンと同じ弾性)

●簡便な操作性:可逆的熱感受性

●ポリマーに成長因子の付加が可能なバイオ機能性

●非毒性

 

Noviocell_infographic-03

 

天然マトリックスの欠点

●バッチ間格差 – 抽出物の構成は定義できない

●病原体の伝染と免疫原性

●細胞およびオルガノイド単離時の技術的障害

●培養からイメージング後の工程の技術的障害

●実験的不活性-異なる実験構成が出来ない

●再生医療に使用出来ない

 

他の化学合成マトリックスの欠点

●複雑な細胞外マトリックスを正確に再現出来ない

●限られた細胞増殖と分化能

●細胞およびオルガノイド単離時の技術的障害

●培養からイメージング後の工程の技術的障害

 

 

 

 

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参考文献

 

1, Kouwer PHJ, Koepf M, Le Sage VAA, Jaspers M, van Buul AM, Eksteen-Akeroyd ZH, et al. Responsive biomimetic networks from polyisocyanopeptide hydrogels. Nature 2013.

2, Jaspers M, Dennison M, Mabesoone MFJ, MacKintosh FC, Rowan AE, Kouwer PHJ. Ultra-responsive soft matter from strain-stiffening hydrogels. Nat Commun. 2014.

 

3, Das RK, Gocheva V, Hammink R, Zouani OF, Rowan AE. Stress-stiffening-mediated stem-cell commitment switch in soft responsive hydrogels. Nat Mater 2015.

 

4, Bruekers, SMC, Jaspers M, Hendriks JMA, Kurniawan NA, Koenderink GH, Kouwer PHJ, Rowan AE, Huck WTS. Fibrin/fiber architecture influences cell spreading and differentiation. Cell Adhesion & Migration 2016.

 

5, Jaspers M, Pape ACH, Voets IK, Rowan AE, Portale G, Kouwer PHJ. Bundle formation in biomimectic hydrogels. Biomacromolecules 2016.

 

6, Zinkevich T, Venderbosch B, Jaspers M, Kouwer PHJ, Rowan AE, van Eck ERH, Kentgens APM. Solid state NMR characterization of tri-ethyleneglycol grafted polyisocynopeptides. Magn. Reson. Chem. 2016.

 

7, Mihaila S, Rowan AE, Feitz, WF, Oosterwijk E. Matrix-stiffness Driven Osteogenic Differentiation of Human Adipose Derived Stem Cells, TERMIS 2015.

 

8, Sun W, Eksteen-Akeroyd ZH, Nagelkerke A, Geutjes P, Zhou L, Wissing T, Wilson C, Feitz WF, Rowan AE, Oosterwijk E. Novel Polyisocyanopeptide Hydrogels for Rapid Vasculogenesis. TERMIS 2015.

 

 


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