2021 Fiscal Year Research-status Report
Bio-fabrication of cerebral amyloid angiopathy model using Bio-3D printer and analysis of the pathophysiological mechanisms.
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20K07890
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| Research Institution | Saga University |
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Principal Investigator |
原 英夫 佐賀大学, 医学部, 教授 (00260381)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中山 功一 佐賀大学, 医学部, 教授 (50420609)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | アルツハイマー型認知症 / 脳アミロイド血管症 / バイオ3Dプリンター / アミロイドβ蛋白 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アルツハイマー病(AD)に伴い高頻度で脳アミロイド血管症（CAA）が併発する。老人斑の主成分であるAβ40蛋白は主に脳血管の平滑筋に沈着し、脳出血、脳梗塞、血管炎などを惹起するCAAの原因となる。CAAの病態は、ADの病態と重複している点がある。CAA周囲に起こる炎症状態も認知機能低下に関与している。我々はバイオ3Dプリンターを用いて、ヒト由来の細胞から成る血管構造体を作成し、血液脳関門の構造・機能を持ったモデルを作成している。ヒト線維芽細胞((NHDFs)、ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVECs)、ヒト初代培養アストロサイト(HAs;)、ヒト脳血管ペリサイト細胞(HBVPs)は細胞培養用ディッシュで培養した。バイオ3Dプリンターを用いて、スフェロイドを9x9本の針が並べられた微小なニードルを配置した剣山上に積層した。チューブ型に形成して還流培養を行い、１週間後に構造体を剣山から外し、蛍光ラベルAβ40を0.５μMの濃度で培地に添加し、還流培養を継続した。蛍光免疫染色では、Aβ40は、大動脈平滑筋細胞内部やその周囲に多く見られた。大動脈平滑筋細胞、大動脈内皮細胞の構造は保たれていた。生体では、Aβ40の沈着した血管は組織が脆弱になっており、脳出血の原因となっている。血管状構造体でも同様の結果が得られるか検証した。で用いた血管状構造体を、張力計 (Tissue Puller 560TP, DMT)を用いて引張試験を行った。引張強度はAβ投与群と未投与群で明らかな差は見られなかった。しかし、グラフの傾きはAβ投与群で大きく、Aβ投与群は組織が硬化していると考えられ、Aβ投与により組織が硬化して弾力が失われた可能性があると考えられた。
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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
今年度の実験によりヒト線維芽細胞((NHDFs)、ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVECs)、ヒト初代培養アストロサイト(HAs;)、ヒト脳血管ペリサイト細胞(HBVPs)の4種類の細胞を混合したスフェロイドを積層し、血液脳関門を持つ血管構造体の作成を行い血管構造体の内腔面をHUVECsが覆っていることを確認し、構造的には血液脳関門に近似した血管構造体が作成することができた。この血管状構造体にAβ40を投与すると、平滑筋細胞内部や周辺の組織に沈着することが確認できた。これによりアミロイド血管症の状態に近いモデルを作成することが出来た。また、Aβ40が沈着した血管状構造体は、組織が硬化し弾力が失われた。これは、生体での脳血管脆弱を再現している可能性があると考えられた。
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| Strategy for Future Research Activity |
4種類（NHDFs/Huvecs-RFP/Pericytes/Astrocytes）の細胞を混合した血液脳関門を持つ血管構造体の透過性を検証するために3種類の試薬FITC-IgG、FITC-dextran (MW70kDa)、Evans Blue (MW 960.81)を用いて実験を行う。さらに血管構造体の内腔から外腔へEvans Blueが透過するかどうか実験を行う予定である。さらにAβ40、Aβ42の血管透過性をApoE蛋白（の有無と種類）を用いて検証する予定である。Aβ40が沈着した血管状構造体は血管壁の脆弱性が強くなっているので、血管構成蛋白に変化が起こっているか、マイクロアレイを用いたmRNA発現解析を行う。一方スタチンやシロスタゾール等の薬剤を投与することで、血管構造体の脆弱性を改善できるか検討を行う。
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Research Products
(10 results)
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[Journal Article] Genome-wide association study of HTLV-1 associated myelopathy/tropical spastic paraparesis in the Japanese population.2021
Author(s)
M Penova S Kawaguchi,J-i Yasunaga,T Kawaguchi,T Sato, M Takahashi, M Shimizu, M Saito, K Tsukasaki, M Nakagawa, N Takenouchi, H Hara, E Matsuura, S Nozuma, H Takashima, S Izumo,T Watanabe, K Uchimaru, M Iwanaga, A Utsunomiya, Y Tabara, R Paul,Y Yamano, M Matsuoka, F Matsuda.
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Journal Title
PNAS
Volume: 118
Pages: e2004199118
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Meta-iodobenzylguanidine myocardial scintigraphy in Perry disease.2021
Author(s)
Mishima T, Fujioka S, Nishioka K, Li Y, ato K, Houzen H, IYabe I, Shiomi K, Makoto Eriguchi M, Hara H, Hattori N, Tsuboi Y
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Journal Title
Parkinsonism and Related Disorders
Volume: 83
Pages: 49-53
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Olfactory-cognitive index distinguishes involvement of frontal-lobe shrinkage as in sarcopenia from shrinkage of medial temporal areas and global brain as in Kihon-Checklist frailty/dependencein older subjects with progression of normal cognition to Alzheimer's disease.2021
Author(s)
Iritani 0,Okuno T, Miwa T, Makizako H, Okutani F, Kashibayashi T, Kumiko S, Hara H, Mori E, Omoto S, Suzuki H, Shibata M, Adachi H, Kondo K, Umeda-Kameyama Y, Kodera K, Morimoto S
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Journal Title
Geriatrics & Gerontology International
Volume: 21
Pages: 291-298
DOI
Peer Reviewed
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