| Project/Area Number |
23K25172
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| Project/Area Number (Other) |
22H03918 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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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 |
Kondo Eiji 北海道大学, 大学病院, 教授 (60374724)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
津田 真寿美 北海道大学, 医学研究院, 准教授 (30431307)
王 磊 北海道大学, 化学反応創成研究拠点, 特任助教 (70637975)
柚木 俊二 北海道大学, 産学・地域協働推進機構, 特任教授 (20399398)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000)
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| Keywords | コラーゲン線維 / 基質産生促進機序 / 骨髄幹細胞 / 合成コラーゲン線維 / 一軸配向化 / 靱帯組織 / 腱組織 / 基質産生 / 合成コラーゲン |
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| Outline of Research at the Start |
1)一軸配向化コラーゲン面上での２次元培養が、2種の線維芽細胞のECM関連遺伝子発現に対して与える効果、2種のMSCの腱性線維芽細胞への分化とECM関連遺伝子発現に対して与える効果を、無配向コラーゲン面と比較して明らかにする。
2)一軸配向化コラーゲン線維を３次元化した線維束およびそれにGAGを複合化した線維束を用いた３次元培養が、MSCの腱性線維芽細胞への分化とECM関連遺伝子発現に対して与える効果を２次元培養のそれらと比較して明らかにし、またそこに介在するGAGの役割を示す。
3)一軸配向化コラーゲン線維束のin vivo移植実験を行い、vitroとvivoにおける結果の相同性を確認する。
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, we performed following experiments using collagen microfibers comprising aligned fibrils. We developed a unique spinning technique for collagen microfibers in which the material is stretched in critical fibrillogenesis concentration solutions. This process resembles melt spinning, in which the plasticized resin is stretched and solidified, resulting in a narrow and durable fiber with oriented molecules. The spinning process demonstrated exceptional productivity and the ability to generate collagen microfibers with diameters of approximately 20 μm, featuring uniaxially aligned collagen fibrils not only on the surface but also within the core of the microfibers. The excellent mechanical properties of the dry microfibers reflected those of the microfiber bundles under wet conditions. We clarified the effect for differentiation of bone marrow stem cells and mechanism of extracellular matrix production inducted by collagen microfibers comprising aligned fibrils.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
先行研究に基づき独自に着想した一軸配向化合成コラーゲンの構成と組織構造がMSCの分化を誘導するという仮説の検証は、一軸配向化コラーゲンに関するCell-material interactionを解明する研究であり、高い学術性がある。本研究の成果は、生体において移植自家腱が誘導する腱・靱帯再生・再構築現象の分子機序に関する核心部分の解明に貢献すると共に、高靱性一軸配向化合成コラーゲン線維束を使用した「生体内でリモデリングを受けて再強化される人工腱」を世界に先駆けて開発する道を開く。
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