粒子化ハイドロゲルを用いた血管網を有する脳組織の構築

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K20656
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 谷川 聖 北海道大学, 化学反応創成研究拠点, 特任助教 (00823353)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 神経組織工学 / 再生医療 / 神経再生 / ハイドロゲル

Outline of Annual Research Achievements

脳の空洞病変は脳出血や脳梗塞、脳腫瘍など様々な疾患の結果生じ、脳機能の喪失に関与している。脳の欠損部に対するアプローチとして足場となる基質の作成と細胞培養技術を組み合わせた組織工学の手法が近年研究されている。本研究は神経組織工学で用いる新たな足場基質と脳への移植法の開発を目指している。これまでの研究で脳の空洞病変に対する新たな足場基質（C1A1多孔質ハイドロゲル）を開発し、新たに確立した吸引器を用いたマウス脳欠損モデルを用いてハイドロゲルの足場機能について評価した。このハイドロゲルは両電性-中性荷電を有し、神経細胞との高い接着性を示す。多孔質性はクライオゲル化によって形成し100μmまでの孔を有するスポンジ状の基質を作成した。マウス脳欠損モデルへの移植により脳実質からハイドロゲル内へのグリア細胞、神経細胞を含む細胞の浸潤が確認され、また空洞にともなう脳の変形を防いだ。さらに血管増殖因子であるVEGFを浸漬させることで、ハイドロゲル内部への血管の形成が誘導された。欠損部への細胞移植について、ハイドロゲルを移植し血管形成が確認されたサンプルにおいて新たに神経幹細胞を移植する2期的な移植モデルを確立し、マウス脳空洞病変に対して高い細胞移植効率を達成した。 本モデルは脳の空洞病変に対する新たなアプローチ法として期待される。さらに神経機能評価のためヒトiPS細胞からドパミン作動性細胞の分化誘導を行った。今後機能改善に向け機能的な細胞の移植実験を予定している。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

マウス脳欠損モデルの機能評価に難渋している。脳欠損に伴う行動評価など具体的な手法が未だ確立できておらず機能評価に至らない。移植細胞に関しては進捗があり、ヒトiPS細胞からドパミン作動性細胞の分化系を確立することに成功した。

Strategy for Future Research Activity

マウス脳欠損による機能評価モデルを確立する。これまで確立した空洞病変に対しハイドロゲルと細胞移植を用いた一連の手技、ヒトiPS細胞から分化させた機能的な神経細胞をもちいて、空洞病変に対する機能的な回復を目指す。