| Project/Area Number |
22KJ1412
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| Project/Area Number (Other) |
22J23386 (2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022) |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 27040:Biofunction and bioprocess engineering-related
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
南茂 彩華 横浜国立大学, 大学院理工学府, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | 毛髪 / 再生医療 / 毛包原基 / コラーゲンゲル / 細胞外マトリクス / 大量調製 / バイオプリンタ / マイクロ流体デバイス / 細胞けん引力 |
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| Outline of Research at the Start |
毛髪の発生過程で生じる毛包原基を生体外で再構築し、毛髪再生医療のための移植組織として利用する手法が報告されている。しかし、実用化のためには、毛包原基の毛髪再生能の向上およびそれらの大量調製技術の開発が必要不可欠である。申請者は、細胞を懸濁したI型コラーゲンゲルを用いて毛包原基構造をバイオプリンティングし、高い毛髪再生能を有する毛包原基を調製する方法を開発した。本研究では、この基盤技術を発展させ、毛包原基の毛髪再生能向上メカニズムの解明および細胞外マトリクス組成の最適化により、毛包原基の毛髪再生能をさらに向上させる。また、調製・培養プロセスの自動化により、毛包原基の大量調製技術の確立を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
毛髪再生医療では、脱毛症患者から取り出した毛包の幹細胞を増殖させ、数千個単位で移植組織を大量調製し、これらを再び脱毛部へ移植することで毛髪を再生させる。実用化に向けて、移植組織の毛髪再生能の向上と大量調製プロセスの効率化が必要である。そこで、本研究の提案書には高い毛髪再生能を有する移植組織の大量調製技術の確立に取り組むことを記載した。これまでに、毛髪の発生過程に現れる毛包原基を生体外で再構築したものが毛髪再生医療のための移植組織として適している可能性が報告された。そのため、我々は細胞包埋コラーゲンマイクロゲルの自己収縮を利用し、コラーゲンと細胞を高密度に含んだ毛包原基(ＨＭＧ)を作製し、細胞のみからなる毛包原基より高い毛髪再生能を有することを明らかにしてきた。
本年度は、さらにＨＭＧの毛髪再生能を向上させるために、皮膚の細胞外マトリクス組成を模倣した細胞外マトリクス混合ゲルを用いてＨＭＧを作製した。その結果、Ｉ型コラーゲンゲルのみからなるＨＭＧよりも毛髪再生能が有意に向上する傾向があることを、免疫不全マウスの背部皮膚への移植実験により見出した。また、脱毛症患者1人の治療には数千個の移植組織が必要であることから、多連ノズルを備えたバイオプリンタを用いてＨＭＧの作製プロセスを自動化することに加えて、マイクロ流体デバイスを用いてＨＭＧを大量調製する新たな手法を開発した。これにより、1000個/15分のＨＭＧ作製効率であるバイオプリンタの手法よりさらに2倍も作製効率を向上させた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本年度は、計画していたＨＭＧの毛髪再生能を向上させる傾向にある細胞外マトリクス組成を見出した。さらに、大量調製プロセスの効率化のためのマイクロ流体デバイスを用いた新規手法を開発し、国際論文投稿に至っている。以上、当初の予定に加え次年度に行う予定である大量調製プロセスの効率化のための手法を開発していることから、自己評価として当初の計画以上に進展していると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、ヒト由来の毛包細胞を用いた検討へと移行する。ここまでの実験はマウス胎児由来の細胞を用いたものであり、実用化に向けて効率よくヒト毛髪を再生させるには、さらなる移植細胞もしくは移植組織の毛髪再生能の向上が必要である。そこで、まずはＨＭＧ等の移植組織の構築に用いるための高い毛髪再生能を有するヒト毛包細胞を作製する研究を進める。具体的には、若返り技術を培養細胞へ適用し、毛髪再生能がもっとも高くなる培養条件を見出す。評価方法としては、上記の細胞から構成される移植組織を構築し、免疫不全マウスの背部皮膚への移植後の毛髪再生本数を定量することを予定している。そして、高い毛髪再生能を有する移植組織においてどのような細胞外マトリクスが発現しているかを解析し、ＨＭＧにその細胞外マトリクスを添加することで相加効果が得られるか解析する予定である。
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