2016 Fiscal Year Annual Research Report
Spontaneous functional localization of different type of cells with an elasticity-tunable microfiber gel matrix
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15K12513
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
木戸秋 悟 九州大学, 先導物質化学研究所, 教授 (10336018)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 再生医工学 / 組織形成 / 組織再生 / 細胞運動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、機能的生体組織の形成の基礎原理となる、細胞自身の『自発的機能的局在化』運動を誘導する三次元微視的培養力学場の設計技術を確立するとともに、異種細胞の共培養系において各々の細胞を適所に局在化させ得る細胞操作型の足場材料の開発を目的とした。この課題に対しまず初年度において、細胞の三次元走性を制御する弾性率可変および接合度調節可能の光架橋性ゼラチンの電界紡糸マイクロゲルファイバーマトリックスの弾性場設計技術を確立した。第二年次において異種細胞の三次元局在化のモデル系として、がん細胞の悪性度に依存した三次元浸潤挙動に対する力学場の効果の検証をとりあげ、特定の運動表現型を有する細胞種の自発的局在に導くファイバーマトリックスの設計要件として、ファイバー弾性率とマトリックスの空隙条件の両者の最適化の重要性を定量的に明らかにすることができた。特に正常上皮細胞と間質細胞の運動性の違いを活用した自発的局在化、すなわち上皮細胞はマトリックス表面に、間質細胞は内部にそれぞれ局在させるマトリックス設計に成功し、当初計画していた血管内皮細胞、線維芽細胞、平滑筋細胞の三種細胞局在化のうち、前二者の局在化のための設計要件を得ることができた。一方、平滑筋細胞の局在化については検討続行中である。また、ゲルファイバーマトリックスの力学場設計による組織工学的細胞操作のための展開として、第二年次には当初計画を一部発展させ、器官原基構築のための異種細胞の三次元機能的局在化の検討も行った。すなわち、上皮-間葉細胞群の再現性の高い空間配置と、上皮細胞の機能を調節する基底膜様足場の力学場条件の最適化のために、上皮細胞と間葉細胞を区分けする弾性率可変人工基底膜の導入、および人工基底膜の弾性率を変化させることで上皮-間葉相互作用を最適化する基底膜力学場の設計を検討し、異種細胞の機能的局在化の基礎手法を開発した。
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