2020 Fiscal Year Research-status Report
Geometric organization of collagen fibers in human dermis and deformation mechanism of the fibers underlying pliability of the skin
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19K10007
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
齊藤 晋 京都大学, 医学研究科, 准教授 (00450239)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | コラーゲン線維 / 弾性線維 / 皮膚 / ヒト / 幾何学的構造 / 多光子顕微鏡 / 組織透明化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
真皮を構成する細胞外マトリックスは線維成分と液性成分から成るが、線維成分の構造、特にコラーゲン線維と弾性線維が構築する三次元的構造を二軸伸展法と組織透明化法、そして多光子顕微鏡を組み合わせた方法で明瞭に可視化する方法を開発した。ヒト皮膚の柔軟かつ強靭な特性の源となるミクロレベルの構造と変形メカニズムを明らかにすることが本研究プロジェクトの目的である。（１）組織伸展様式による構造的変化の違いに関する実験：一軸伸展器と等二軸伸展器を用いてヒト真皮にストレスを与え、伸展された状態を維持したまま固定して組織透明化を行った。組織透明化法にはCUBIC法を使用した。多光子顕微鏡で表皮側より連続的に観察、撮影し、コラーゲン線維と弾性線維を第二高調波発生と自家蛍光を用いて描出した。これらの線維の三次元幾何学的構造について、二種類の異なる手法（高速フーリエ変換およびカーブレット変換法）を用いて定量的解析を行った。本研究については論文化し現在投稿中である。（２）正常皮膚と病的皮膚の機械的特性の違いの基礎となる三次元構造に関する実験：ケロイドや瘢痕では皮膚の生理的な柔軟性が失われているが、その三次元的構造については不明な点が多い。術後の皮膚瘢痕組織に対して一軸伸展器と等二軸伸展器を用いてストレスを与え、同様の固定および透明化法で処理を行い、多光子顕微鏡による描出を行った。同様に高速フーリエ変換およびカーブレット変換法にて定量解析を行った。
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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
コロナ禍に伴い一時的に研究の停止を余儀なくされたが、研究再開の許可が得られてからは順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
（１）真皮線維の幾何学的構造を解析する手法の最適化を行う。
（２）皮膚の柔軟性に関与する構造変化を動的に観察する手法を確立する
以上の二つの課題を進めていく。（１）については高速フーリエ変換およびカーブレット変換法による解析結果の比較検討を行う。（２）については新鮮皮膚サンプルを用いて皮膚真皮の線維構造変化を動的に観察する。コラーゲン線維および弾性線維にマーカーを設置して変形を定量解析する手法を開発する。
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| Causes of Carryover |
当該年度に三次元動的観察手法の確立を目標としていたが、線維構造変化をトラッキングし、定量的解析を容易にするためのマーカーとして最適な物質をみつける必要があったが、コロナ禍においてその実験が遅延した。また、組織伸展器の劣化があり、顕微鏡撮影が遅延した。それらの実験遅延のため研究費の次年度使用額が生じた。次年度にはマーカーとなる物質の選定を進め、また組織伸展機器を最適な状態に保つべく、修理等に費用を使用する。
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Research Products
(2 results)
