粒子化ハイドロゲルを用いた血管網を有する脳組織の構築
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19K20656
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
谷川 聖 北海道大学, 化学反応創成研究拠点, 特任助教 (00823353)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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| Keywords | 神経組織工学 / 再生医療 / 神経再生 / ハイドロゲル / 組織工学 |
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| Outline of Research at the Start |
中枢神経の再生は最も挑戦的な研究テーマの1つである。中枢神経組織は、神経細胞、グリア細胞の他に血管など間葉系細胞も混在し、細胞間相互作用を与えながら共存する複雑な組織構築をしている。また生体組織は100 μmに1本程度の血管を有しており、組織の生着には血管網が必須である。本研究では組織工学的アプローチから、細胞接着性を持つ粒子化ハイドロゲルをもちいて、血管構造を有する中枢神経組織の作製法を開発し、in vitroにおける生体環境を模倣したアッセイを可能にすること、そして構築した組織を生体に移植することで失われた神経機能を改善することを目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
脳の空洞病変は脳出血や脳梗塞、脳腫瘍など様々な疾患の結果生じ、脳機能の喪失に関与している。脳の欠損部に対するアプローチとして足場となる基質の作成と細胞培養技術を組み合わせた組織工学の手法が近年研究されている。本研究は神経組織工学で用いる新たな足場基質と脳への移植法の開発を目指している。これまでの研究で脳の空洞病変に対する新たな足場基質（C1A1多孔質ハイドロゲル）を開発し、新たに確立した吸引器を用いたマウス脳欠損モデルを用いてハイドロゲルの足場機能について評価した。このハイドロゲルは両電性-中性荷電を有し、神経細胞との高い接着性を示す。多孔質性はクライオゲル化によって形成し100μmまでの孔を有するスポンジ状の基質を作成した。マウス脳欠損モデルへの移植により脳実質からハイドロゲル内へのグリア細胞、神経細胞を含む細胞の浸潤が確認され、また空洞にともなう脳の変形を防いだ。さらに血管増殖因子であるVEGFを浸漬させることで、ハイドロゲル内部への血管の形成が誘導された。欠損部への細胞移植について、ハイドロゲルを移植し血管形成が確認されたサンプルにおいて新たに神経幹細胞を移植する2期的な移植モデルを確立し、マウス脳空洞病変に対して高い細胞移植効率を達成した。 本モデルは脳の空洞病変に対する新たなアプローチ法として期待される。さらに神経機能評価のためヒトiPS細胞からドパミン作動性細胞の分化誘導を行った。今後機能改善に向け機能的な細胞の移植実験を予定している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
マウス脳欠損モデルの機能評価に難渋している。脳欠損に伴う行動評価など具体的な手法が未だ確立できておらず機能評価に至らない。移植細胞に関しては進捗があり、ヒトiPS細胞からドパミン作動性細胞の分化系を確立することに成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
マウス脳欠損による機能評価モデルを確立する。これまで確立した空洞病変に対しハイドロゲルと細胞移植を用いた一連の手技、ヒトiPS細胞から分化させた機能的な神経細胞をもちいて、空洞病変に対する機能的な回復を目指す。
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Report
(3 results)
Research Products
(2 results)
