2020 Fiscal Year Research-status Report
Peptide based biomaterials applied for 3D culture and tissue engineeringgineering
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19K12810
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| Research Institution | Kansai University |
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Principal Investigator |
平野 義明 関西大学, 化学生命工学部, 教授 (80247874)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大槻 周平 大阪医科大学, 医学部, 講師 (20589840)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 組織工学 / 細胞集合体 / 細胞集合体誘導ペプチド / 足場材料 / ペプチドハイドロゲル / VEGF / 軟骨 / 半月板 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、研究計画書に基づいて下記の2項目について、研究を遂行した。
・細胞集合体埋入ペプチドハイドロゲルの機能解析
ペプチドハイドロゲルと細胞集合体との融合によるオルガノイド様組織形成の検討
肝細胞(HepG2, HepRG)と血管内皮細胞(HUVEC)やヒト間葉系肝細胞(hMSC)とHUVECを用いた、細胞集合体誘導ペプチドの効果を検証したところ、何れの細胞においても集合体を誘導することが可能となり細胞機能も維持向上できることが明らかになった。また、共培養条件については、培養条件の確立を目指したが明確な条件を見出すことができなかった。さらに、細胞集合体誘導ペプチドにVEGFRとの相互作用が確認できたため、細胞集合体誘導ペプチド固定化基材上でHUVECとの相互作用を確認できた。肝臓オルガノイド様組織の観察解析は、研究展開できなかった。
・細胞集合体埋入ペプチドハイドロゲルの半月板再生評価
ペプチドハイドロゲルが半月板再生に有効かどうかについてウサギの半月板・軟骨損傷モデルに埋入して検証した。また、半月板再生用足場としての機械特性についても合わせて検証した。その結果、いずれも細胞を埋入せず半月板・軟骨損傷が12週程度で再生した。ハイドロゲルと細胞集合体ハイブリッドによる再生については、細胞埋入しないハイドロゲルと比較検討することが大きな課題となった。軟骨・骨芽細胞集合体やhMSC集合体を埋入したペプチドハイドロゲルをin vitroで解析したところ、ゲル内で増殖することが明らかになった。また、埋入する細胞数や培養条件のコントロールがとても重要であることが明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
新型コロナウイルスの蔓延により緊急事態宣言が発出され、研究室閉鎖や研究室使用の時間制限が行われたため研究計画より遅れていると判断する。
・細胞集合体埋入ペプチドハイドロゲルの機能解析；概ね予定通りに研究を遂行したが、肝臓オルガノイド様組織の観察解析は、研究展開できなかった。
・細胞集合体埋入ペプチドハイドロゲルの半月板再生評価；概ね予定通りに実施したが、再現性や条件検討を十分行うことができなかった。
以上のように、研究時間の制約により目標を達成出来なかった。達成出来なかった目標については、令和3年度に実施予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画に従い、令和3年度の研究を遂行する予定である。また、令和2年度の実施できなかった内容については、可能な限り実施する予定である。
・細胞集合体埋入ペプチドハイドロゲルの機能解析；ペプチドハイドロゲルと細胞集合体との融合によるオルガノイド様組織形成の検討肝細胞(HepG2, HepRG)と血管内皮細胞(HUVEC)やヒト間葉系肝細胞(hMSC)とHUVECを用いた共培養システム化において、細胞集合体誘導ペプチドの効果を検証する。オルガノイド様組織には、血管の組織の導入が不可欠であるため2種類の細胞を共培養し検討する。また、細胞集合体誘導ペプチドにVEGFRとの相互作用が確認できたため、本ペプチドの効果が大いに期待でき、その有用性を検討する。最終的には、細胞集合体誘導ペプチドと肝内胚葉細胞、血管内皮細胞、間葉系細胞を共培養することにより早く効率的に肝臓オルガノイド様組織が形成されるかを検討する。形成された肝臓オルガノイド様組織は、組織学的に解析し評価する。
・細胞集合体埋入ペプチドハイドロゲルの半月板再生評価；ペプチドハイドロゲルが半月板再生に有効かどうかについてウサギの半月板・軟骨損傷モデルに埋入して検証する。また、半月板再生用足場としての機械特性についても併せて検証する。その後、軟骨・骨芽細胞集合体やhMSC集合体を埋入したペプチドハイドロゲルを、ウサギの半月板・軟骨損傷モデルに埋入して、細胞集合体組織の挙動や細胞の増殖・組織再生状態やハイドロゲルの分解挙動を解析する。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス蔓延にによる緊急事態宣言発出により、実験計画に遅れが生じた。また、出張や学会発表の機会が大幅に制限されたことにより、使用金額に変更が生じた。本年度実施できなかった実験の消耗品に充足する。また、出張費に関しても出張が制限された場合は、細胞実験関連の消耗品として使用する予定である。
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