臓器由来マトリックスの力学特性がもたらす腎線維化・炎症制御の解明

Research Project

Project/Area Number	23K15457
Research Category	Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Basic Section 55010:General surgery and pediatric surgery-related
Research Institution	Keio University
Principal Investigator	西晃太郎慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 特任助教 (20911209)
Project Period (FY)	2023-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000) Fiscal Year 2024: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000) Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywords	線維性瘢痕 / 細胞外マトリックス / ハイドロゲル / 腎線維化 / 創傷治癒 / バイオマテリアル / 脱細胞化 / メカノバイオロジー
Outline of Research at the Start	組織修復における再生または線維性瘢痕形成への変遷は、細胞を取り巻く細胞外マトリクスの力学的な『硬さ』が深く関与する。生体臓器由来ECMを基に作製したハイドロゲルは、細胞が求める多様なコラーゲンやプロテオグリカンを含有し、形状や硬さを変え、様々な培養細胞での線維化や抗炎症効果が検証されている。しかし、生体環境下の腎臓において、ハイドロゲルのどのような力学特性が線維化と炎症制御に寄与するかは不明な点が多い。本研究では、新たなin vivo用のハイドロゲル適用デバイスを開発し、ECMゲル材の力学特性として重要な『硬さ』を基軸として、生体内の腎臓組織面における腎線維化/炎症の制御解明を目指す。
Outline of Annual Research Achievements	これまで液体などを腎臓被膜下などに注入する方法は存在したが、ハイドロゲルのようなバイオマテリアルを大量に貯留させて評価することが困難であった。研究代表者は、ラットの腎臓からモールドを設計し、カバーを作成することで腎臓周囲へのハイドロゲル適用を可能とした。これにより、臓器表面や創面に対する界面の解析をin vivoスケールで評価した。生体由来細胞外マトリックスを用いて生成されたハイドロゲルの特性解析を確立し、ハンドリング可能な濃度依存的力学変化の知見を得られた。マトリックスハイドロゲルの適用を目的としたカバー作成は、プロトタイプのカバーでの評価により十分な解析が可能であったため、継続して採用とした。カバーにより、硬さを変更したハイドロゲル又は液体を貯留させることが可能となった。当初、予定していた腎線維化＋腎部分切除ラットモデル作成については、水腎化に伴う腎肥大が想定よりも著しくカバーの適用が難航した。そのため、虚血再灌流モデルまたは、腎部分切除モデルを作成した。モデルは線維化を誘発しており、カバーの適用についても明らかな問題は認められなかった。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason モデル作成法を一部変更したが、カバーの適用やハイドロゲルの作成・評価については確立している。また、一定期間、生体内でハイドロゲルが腎臓周囲に残存していること、細胞浸潤が起こっていることが確認している。初年度に計画していた内容は、概ね達成している。
Strategy for Future Research Activity	当初の予定通り、ハイドロゲルの硬さ制御における細胞変遷と組織変化を解析する。カバーにより腎組織表面への多様なハイドロゲルの適用が可能となったことから、力学特性にも影響しうる化学成分にも焦点を当てた解析を進めていく予定である。