2021 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 – 2023-03-31
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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 / 定量的解析 |
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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。特に、異なる伸展ストレスを受ける真皮の内部で生じる線維構造の変化を、三次元かつ定量的に解析するために最適な方法を模索した。実験に関する具体的な内容は以下の通りである。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。スキャンは表皮側および側面から連続的に観察、撮影し、Z方向に100枚のスタック画像を得た。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。カーブレット変換法では、線維配向に関する角度のヒストグラムが得られる。ヒストグラムの分布を強度として表し、Z方向に関する強度分布をカラー表示した。一軸伸展では線維が配向する傾向が可視化された。等二軸伸展では真皮に内在する二軸性配向が可視化された。今後は本手法を正常皮膚と機械的特性の異なる病的皮膚（瘢痕やケロイドなど）に応用し、異常な機械的特性の基礎となるミクロ構造を明らかにしていく。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
コロナ禍により利用できるサンプル数の減少による。
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| Strategy for Future Research Activity |
三次元の線維構造を解析する方法は確立された。開発した手法を用いて、疾患皮膚の構造および機械的特性との関連性を評価していく。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍により学会報告が遅延したこと、および提出中論文の査読に時間がかかり、再修正および再投稿が次年度に繰り越されたため。
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