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Elucidation of the activation mechanism of astrocytes under cancer cachexic condition by using a novel cell culture model

Research Project

Project/Area Number 20K16139
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 48030:Pharmacology-related
Research InstitutionNational Agriculture and Food Research Organization

Principal Investigator

Uzu Miaki  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 生物機能利用研究部門, 研究員 (20802896)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Keywordsアストロサイト / 血液脳関門 / がん悪液質 / 培養モデル / コラーゲンビトリゲル / コラーゲンビトリゲル膜 / ヒト微小血管内皮細胞 / 血管透過性
Outline of Research at the Start

本研究は、全身性の代謝異常であるがん悪液質における中枢神経系のアストロサイトの役割を解明し、治療薬開発の基盤を構築することを目的としている。申請者のこれまでの研究において、がん悪液質のモデルマウスでは視床下部のアストロサイトが活性化していることを見出している。そこで本研究では、細胞の培養担体として生体の結合組織に匹敵する密度のコラーゲン線維を有するコラーゲンビトリゲル膜を用いることで、外挿性の高いアストロサイト培養モデルを構築し、がん悪液質に関連の深い炎症性サイトカインに対するアストロサイトの応答性を詳細に解析する。

Outline of Final Research Achievements

In this study, a novel human blood-brain barrier (BBB) model was fabricated by coculturing human microvascular endothelial cells (HMVEC) derived from the newborn foreskin and human fetal astrocytes (HA) via a collagen vitrigel membrane (CVM). HA cultured on a CVM showed higher protein expression of differentiation markers than those cultured on a glass slide, suggesting that the cell culture model fabricated by utilizing a CVM is suitable for analyzing HA activity. It is expected that molecular permeability into the central nervous system may alter in the cachexic condition because the endothelial barrier function of the BBB model was decreased by the treatment of proinflammatory cytokines related to cancer cachexia.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、生体の結合組織に匹敵する高密度コラーゲン線維網から成るコラーゲンビトリゲル膜を培養担体として用いることにより、微小血管内皮細胞とアストロサイトのそれぞれの細胞の機能を賦活化した新規のヒト血液脳関門モデルを構築することに成功した。本モデルはがん悪液質の発症・進展に関連のある炎症性サイトカインに良好な反応を示したことから、今後本モデルを用いてがん悪液質におけるアストロサイトの役割を詳細に解析することで、アストロサイトを標的とした新規のがん悪液質治療法の開発につながることが期待される。

Report

(3 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2021 2020

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Metabolome Shift in Both Metastatic Breast Cancer Cells and Astrocytes Which May Contribute to the Tumor Microenvironment2021

    • Author(s)
      Sato Hiromi、Shimizu Ayaka、Okawa Toya、Uzu Miaki、Goto Momoko、Hisaka Akihiro
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 22 Issue: 14 Pages: 7430-7430

    • DOI

      10.3390/ijms22147430

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Novel microvascular endothelial model utilizing a collagen vitrigel membrane and its advantages for predicting histamine-induced microvascular hyperpermeability2020

    • Author(s)
      Uzu M, Takezawa T
    • Journal Title

      Journal of Pharmacological and Toxicological Methods

      Volume: 106 Pages: 106916-106916

    • DOI

      10.1016/j.vascn.2020.106916

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] コラーゲンビトリゲル膜を利用した微小血管内皮モデルの構築とその炎症病態を外挿する細胞アッセイ系としての有用性2021

    • Author(s)
      宇津美秋, 竹澤俊明
    • Organizer
      日本組織培養学会第93回大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 若手薬学研究者から見たコラーゲンビトリゲル膜の魅力:非臨床試験を加速させるin vitroバリア機能薬理学の提唱2021

    • Author(s)
      宇津美秋, 竹澤俊明
    • Organizer
      第65回日本薬学会関東支部大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 内皮バリアを標的とした創薬に有用な培養モデルの開発:コラーゲンビトリゲル膜を介した微小血管内皮細胞と線維芽細胞の共培養2021

    • Author(s)
      宇津美秋, 竹澤俊明
    • Organizer
      第16回ナノ・バイオメディカル学会大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ”Vascular Endothelial Model Constructed on a Collagen Vitrigel Membrane” Useful for Extrapolating the Histamine-Induced Vascular Hyperpermeability2020

    • Author(s)
      Uzu M, Takezawa T
    • Organizer
      World Congress on In Vitro Biology
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ヒト体内の毛細血管バリアを「変動させる因子の同定」および「透過する化合物の探索」に有用な培養モデルの提案:コラーゲンビトリゲル膜を介した血管内皮細胞と非血管内皮細胞の共培養2020

    • Author(s)
      宇津 美秋、竹澤 俊明
    • Organizer
      第143回日本薬理学会関東部会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Microvascular endothelial model that can predict the inflammatory responses in human microvessels with high reproducibility: Culture model of an hCMEC/D3 cell line fabricated in a collagen vitrigel membrane chamber2020

    • Author(s)
      Uzu M, Takezawa T
    • Organizer
      第94回日本薬理学会年会
    • Related Report
      2020 Research-status Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2023-01-30  

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