熱傷創部の植皮術に適した３次元培養皮膚作成における脂肪由来間葉系幹細胞の機能解析

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K11408
• Research Institution: Saga University
• Principal Investigator: 小網 博之 佐賀大学, 医学部, 助教 (10465354)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 阪本 雄一郎 佐賀大学, 医学部, 教授 (20366678) ; 野口 亮 熊本大学, 医学部附属病院, 助教 (70530187)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: スフェロイド / 脂肪由来間葉系幹細胞 / 3次元培養 / 皮膚パッチ / 線維芽細胞 / 血管内皮細胞

Outline of Annual Research Achievements

今年度は、各種細胞によるスフェロイド作成と脂肪由来間葉系幹細胞の細胞連関の解析を目標とした。特に中胚葉由来である線維芽細胞や血管内皮細胞と脂肪由来間葉系幹細胞に注目し、これらを繰り返し培養することにより、さまざまな細胞比率、細胞数、大きさ、厚さを兼ね備えた皮膚パッチを作成しホルマリン固定した。実際に作成したパッチの組織学的検討までは行うことができなかったが、初年度で複数の皮膚パッチを作成することができたのは、今後の組織学的検討にも有効な基礎データになると考える。培養を繰り返す中で、スフェロイドの作成が不十分なパッチは、それ自体も強度に乏しく、厚みもないことがわかってきた。強固なスフェロイドに必要な条件を検索することも、将来作成する皮膚グラフトに必要なデータとなりうると考える。
次年度は、まず、強固なスフェロイド作成のための基礎データを収集することから始める。そして、初年度に作成した複数の皮膚パッチを用いて組織学的検討を行う。これにより、皮膚パッチに、間葉系幹細胞がどのように機能しているのかを評価、解析する。こうしたデータをもとにして、細胞の種類や数、培養期間など、植皮に耐えうる3次元皮膚パッチとして、一番適切な条件を抽出することで、これを作成するためのプロトコルを決定する。
上記が達成できれば、当初より予定していた3次元培養皮膚グラフトの作成を試みる。その際は、当研究グループで取得した組織体形成装置や、その他、新規材料などを用いることで、適切な大きさ、厚さを兼ね備えた皮膚パッチ作成を試みる。作成したパッチはin vitroにて組織学的検討など行い、間葉系幹細胞の役割を考察する。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

今年度は、各種細胞による細胞培養を繰り返すことにより複数の皮膚パッチを作成することができた。特に中胚葉由来である線維芽細胞や血管内皮細胞に脂肪由来の間葉系幹細胞に注目し、これらの細胞をそれぞれ繰り返し培養し、さまざまな比率、細胞数、大きさのパッチを作成した。しかし、実際に皮膚パッチを１つ作成するだけでも時間を要することから、実際に作成したパッチの組織学的検討までは行うことができなかった。また、スフェロイドの作成自体も条件によりうまく作成できないことも多く、これに関しては、次年度以降に追加実験を行う予定としている。
当初は、作成した皮膚パッチを用いて組織学的検討まで行い、間葉系幹細胞の機能を解析する予定だった。そうした実験は行えなかったものの、それ以上に複数の皮膚パッチを作成することができたのは、今後の検討にも有効であったと考えている。

Strategy for Future Research Activity

まずは、作成した複数の皮膚パッチを用いて組織学的検討を行う。合わせて、細胞の種類や数、培養期間なども検討し、植皮に耐えうる3次元皮膚パッチとして、一番適切な条件を抽出することで、これを作成するためのプロトコルを決定する。
また、追加実験として、安定したスフェロイドを短期間で作成するための基礎データも収集する。実際に、スフェロイドの作成が不十分なパッチは、それ自体も強度に乏しく、厚みもないことから、こうした検討は、将来作成する強固な皮膚グラフトのためにも必要なデータとなりうる。
上記が達成できれば、当初より予定していた3次元培養皮膚グラフトの作成を試みる。その際は、当研究グループで取得した組織体形成装置や、その他、新規材料などを用いることで、適切な大きさ、厚さを兼ね備えた皮膚パッチ作成を試みる。作成したパッチはin vitroにて組織学的検討など行い、間葉系幹細胞の役割を考察する。

Causes of Carryover

当該年度では、皮膚パッチ作成のための基礎実験を繰り返した。各種細胞を培養しそれぞれの特性を確認しながらスフェロイドを作成した。そして多くのスフェロイドを一つにし皮膚パッチを作成した。こうした実験を繰り返し行い、複数の細胞種による複数の皮膚パッチを作成することに成功した。しかし、作成した皮膚パッチに対する組織学的検討を行うことができなかった。次年度使用額が生じたのは、この組織学的検討に必要とされる各材料や消耗品類に対する支出がなかったことが大きな理由である。

Expenditure Plan for Carryover Budget

次年度は、まず、強固なスフェロイド作成のための基礎データを収集する。そして、初年度に作成した複数の皮膚パッチを用いて組織学的検討を行う。これにより、皮膚パッチに、間葉系幹細胞がどのように機能しているのかを評価、解析するだけでなく、細胞の種類や数、培養期間など、植皮に耐えうる3次元皮膚パッチとして、一番適切な条件を抽出することで、これを作成するためのプロトコルを決定する。
上記が達成できれば、植皮を目的とした3次元培養皮膚グラフトの作成を試みる。その際は、当研究グループで取得した組織体形成装置や、その他、新規材料などを用いることで、適切な大きさ、厚さを兼ね備えた皮膚パッチ作成を試みる。作成したパッチはin vitroにて組織学的検討も行い、間葉系幹細胞の役割を解析する予定である。