2022 Fiscal Year Annual Research Report
Reconstitution of Physiologically Relevant 3D Blood-Brain Barrier Model for the Elucidation of its Selective Transport Mechanism
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20H02594
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
オケヨ ケネディオモンディ 京都大学, 医生物学研究所, 講師 (10634652)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小穴 英廣 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (20314172)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 血液脳関門 / 細胞間相互作用 / 接着環境制御 / 細胞間接着 / 共培養システム / 生体模倣システム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
血液脳関門(BBB)は，脳内毛細血管の内皮細胞が形成する密着結合からなる強力なバリアであり，血液から脳内への物質通過を極力制限することにより，脳内恒常性維持を担っている。BBBの選択的物質輸送機能はその構成細胞である血管内皮細胞，周皮細胞およびアストロサイトの直接コンタクトを介した相互作用により調節されると考えられているが，これを体外で再現してBBBの機能解明に繋げることがまだ実現されていない。 そこで，本研究では，BBBのバリア機能の仕組みとその調節メカニズム解明に向け，BBBの構成細胞が物理的にコンタクトして相互作用しうる３次元BBBモデルの実現を目指した。そのため，我々が開発したマイクロメッシュ培養法を用い，強固な密着結合が形成された血管内皮細胞シートを作製し、それを生かすアプローチを取った。具体的には，マイクロメッシュ上で血管内皮細胞シートの自己組織化を誘導し，その上に直接周皮細胞を播種することで血管内皮細胞と周皮細胞の共培養構造をまず作製した。次に，マトリゲル包埋のアストロサイトを加えることで脳側の細胞と血管内皮細胞が自由にコンタクトしうる３次元共培養システムを構築した。免疫染色および経内皮電気抵抗法（TEER法）により細胞間結合を経時的に評価した結果，血管内皮細胞シートの形成とその後の成熟過程においてTEER値の上昇が確認され，細胞間結合が時間とともに強化されることが分かった。さらに，３次元システムにおいて，周皮細胞およびアストロサイトがそれぞれ血管内皮細胞シートに接着している様子が確認され，TEER値のさらなる上昇も認められた。これらの結果より，BBBの構成細胞が織りなす直接相互作用がそのバリア能の強化に影響を与えていることが示唆された。今後，本研究で実現したモデルがBBBの選択的物質輸送のメカニズム解明あるいは薬剤スクリーニングに活用されることが期待できる。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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