2018 Fiscal Year Research-status Report
Fully in vitro process for hair follicle regeneration using cell organization and mechanical stimulation
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17K01369
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
宮田 昌悟 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (70376515)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 皮膚の高次構造 / 皮膚付属器 / 組織工学 / 収縮力 / 引張刺激 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，2層ゲルビーズを包含するコラーゲンシートへの力学的刺激の変形および印加力を決定するために，引き続き皮膚由来細胞から構築される培養皮膚モデルの収縮力測定デバイスを開発した．特に異なる培養環境下での網羅的な測定を可能とするためにひずみゲージなどの電気的検出部を持たない，梁構造と数値解析に基づく非電気的センシング機構の収縮力測定デバイスを新たに開発した．これにより毛包や皮膚附属器を包含する高次皮膚組織の再生において，至適となる生理活性物質と力学的環境を網羅的に調べるシステムの構築に成功した．また，同システムを用いた検討から，皮膚組織の高次的構造の再構築には当初想定していたせん断刺激ではなく引張刺激や組織内部の残留応力とも考えられる引張応力が重要であることが明らかとなった．
本年度後期はさらに，前述の検討で得られた成果に基づいてマイクロゲルビーズを含むコラーゲンゲルシートに周期的な引張変形刺激を印加可能な培養デバイスを開発した．本システムは変位を制御してゲルシートに力学的刺激を印加することに加えて，荷重値を制御して刺激を印加することができるデバイスとした．本培養デバイスを用いて培養試験を実施した結果，ゲルシート内部が引張応力下にあるときに細胞の遊走性が高まることが明らかとなった．細胞の遊走は生体組織のリモデリングと密接に関わっており，皮膚組織の高次構造の再生に極めて適した培養デバイスであると言える．
以上，本年度は力学的刺激が皮膚組織の高次構造の再生に及ぼす影響を明らかにする評価デバイスを開発し，その知見に基づいて新たな力学的刺激の印加デバイスの開発および培養実験の実施を行った．
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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
当初の計画ではせん断刺激による力学的刺激で皮膚組織の高次構造である皮膚付属器の再構築を促す予定であったが，前年度の結果よりせん断刺激に代替する刺激因子として引張刺激の検討を行った．
計画変更による一時的な遅延はあったものの，結果的には皮膚組織の高次構造の再生に必要な因子を網羅的に探索可能な評価デバイスの開発に成功し，当初予測した成果を上回る成果を上げたと考えている．
さらに網羅的な力学的刺激因子の評価に基づいて皮膚培養モデルに引張刺激を印加しながら培養したところ，皮膚組織の高次構造のリモデリングに関わるとされる皮膚由来細胞の遊走性の向上を認めた．
以上，本年度の研究成果は当初計画していた様式とは異なる形態での力学的刺激の付与方式の培養デバイスの開発とはなったが，皮膚組織の高次構造の再生に必要な生化学的および力学的刺激因子を網羅的に探索するシステム，さらにそれに基づいた力学的刺激付与デバイスの開発という当初想定した以上の成果を得ることができた．これより当初の計画以上の進展と判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の研究成果により，皮膚組織の高次構造を再生するために必要となる生化学的・力学的因子の探索，およびそれに基づいた力学的刺激を印加可能な培養デバイスという，本研究課題を達成するためのプラットフォームは構築されたと考えている．
計画最終年度となる2019年度は前半に網羅的な解析を引き続き行って再生に必要な力学的・生化学的因子の付与を決定する．平行して引張刺激印加培養デバイスを用いて皮膚モデルの培養試験を実施し，皮膚組織の高次構造を含む生体外での再生の可否を検証する計画である．
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Research Products
(10 results)
