2020 Fiscal Year Annual Research Report
In vitro venous valve formation by extracting and reconstructing the mechanical cues involved in the valve development
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19H04440
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
三浦 重徳 東京大学, 生産技術研究所, 特任講師 (70511244)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
尾上 弘晃 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (30548681)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 静脈弁 / 力学刺激 / 血管ネットワーク / 3次元血管モデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、デバイス内に形成された3次元血管ネットワークとマイクロ流路との吻合部形成率を向上させるために、デバイス設計，流路の培地組成，血管ネットワークを支持するゲル濃度について検討を行った。その結果、培地流路に隣接した繊維芽細胞共培養流路の配置、または培地流路内に血管新生因子4種を含む混合液を導入することで、培地流路と血管ネットワークとの吻合部形成率が大幅に向上することがわかった。FITC-dextranを培地流路に注入すると、吻合部を介して血管ネットワーク内に流入し、蛍光観察により3次元血管ネットワークが可視化されたことから、デバイス内に形成された血管内皮ネットワークが実際に灌流可能な管腔構造を有することを確認した。また、3Dプリンタで形成した水溶性犠牲層を用いた人工血管網モデルについても引き続き構築方法の検討を行い、犠牲層除去後の流路の変形を低減することに成功した。これにより、分岐構造を持つコラーゲンゲルマイクロ流路を安定して灌流及び伸展培養できるようになった。一方、力学刺激の可視化を目的として構築した蛍光レポーター発現ベクター２種がねらい通りに機能するかを検証するために、ヒト伏在静脈血管内皮細胞へ遺伝子導入し、蛍光タンパク質の発現を確認した。現在、伸展刺激条件、灌流培養の流速などを変えながら、細胞が感受する力学刺激の可視化が可能であるか検証中である。また、静脈弁が発達する伏在静脈から採取されたヒト伏在静脈血管内皮細胞より抽出したRNAを用いてDNAマイクロアレイ解析を行い、ヒト臍帯静脈血管内皮細胞の遺伝子発現プロファイルと比較することで、伏在静脈血管内皮細胞で高発現するメカノセンサータンパク質、静脈弁マーカー数種を同定した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
コラーゲンゲルマイクロ流路を用いた人工血管モデルおよび細胞により自発的に形成される３次元血管ネットワークの構築方法を確立することができた。伸展および灌流培養する方法については、改善の余地があるが、概ね目処が立ったと言える。また、DNAマイクロアレイ解析によりヒト伏在静脈血管内皮細胞の遺伝子発現プロファイルを取得し、伸展刺激によって発現変動する静脈弁マーカーについても知見を得ることができた。次年度の研究展開に有用な情報が得られており、おおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度は、力学刺激の可視化をねらって構築した蛍光レポーターの発現ベクターを血管内皮細胞に導入し、3次元血管ネットワークを構築する。力学刺激の負荷に伴って蛍光シグナルの変化が観察された場合、そのような部位と静脈弁マーカーの発現局在との関連性を調べる。また、３次元血管ネットワークを伸展・灌流培養した場合、静脈弁マーカーの発現がどのように変化するかを解析し、静脈弁マーカーの発現誘導を促進する力学刺激条件について探索する。
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[Journal Article] ECM-based microchannel for culturing in vitro vascular tissues with simultaneous perfusion and stretch.2020
Author(s)
Shimizu, A., Goh,WH., Itai, S., Hashimoto, M., Miura, S. and Onoe, H.
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Journal Title
Lab on a chip
Volume: 20
Pages: 1917-1927
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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