2020 Fiscal Year Research-status Report
超高圧低酸素環境で細胞が生み出す機能性マトリクソームによる人工血管の開発
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20K21638
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| Research Institution | Tokyo Medical University |
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Principal Investigator |
横山 詩子 東京医科大学, 医学部, 主任教授 (70404994)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上野 高義 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (60437316)
金谷 知潤 大阪大学, 医学部附属病院, 特任助教 (50793262) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | 再生医療 / 循環器 / メカニカルストレス / 細胞・組織 / バイオテクノロジー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
再生医療や組織工学の進歩により生体組織の代替材料の開発が進んでいるが、弾性や剛性といった高い力学的特性を求められる血管は生体材料で作製することは非常に困難である。すなわち、血管グラフトは再生医療では大きく取り残された領域である。臓器は多様な細胞外マトリクスの複合体（＝マトリクソーム）が適切に構築されて本来の機能を発揮することから、現在の人工血管は極めて非生理的であり、石灰化や成長に伴う狭窄など問題点が多い。また、異種脱細胞組織も細胞外マトリクス糖鎖の抗原性のため長期耐用性は無いことから、次世代人工血管が求められている。本研究は、超高圧低酸素培養法を用いてヒト由来細胞由来の細胞外マトリクスのみから構成される生理的な人工血管を作製し、大型動物でその耐用性・成長性を検討することを目的とした。
本年度は、ヒト血管平滑筋細胞の高圧力・低酸素感知機序の解明を目指して、加圧条件と酸素分圧を組み合わせた４通りの条件にてヒト臍帯動脈平滑筋細胞を培養しRNAseqを行った。さらに、この中で最も平滑筋細胞の積層率が良かった条件で１０層の細胞シートを作製し、応力ひずみ曲線を用いた解析を行った。破断応力が1000 mmHgを超える細胞シートが再現性良く作製できることが明らかとなった。この培養条件では、通常の大気圧培養に比べて４０余りの遺伝子が有意に増加することが分かった。これらの遺伝子の発現増加は、加圧によっても低酸素によっても認められたが、低酸素下で加圧すると相乗効果的に認められることが分かった。
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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
ヒト血管平滑筋細胞の高圧力・低酸素感知機序の解明を目指した網羅的遺伝子解析を終えて標的分子を見出すことができた。さらに、血管シート作製条件を得ることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
ヒト血管平滑筋細胞の高圧力・低酸素感知機序の解明をさらに行い、細胞シート内マトリクスの解析、大型動物への移植を行う予定である。
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| Causes of Carryover |
加圧装置の購入のために前倒し請求を行ったが、最終的にコストを抑えることで前倒し請求分が一部残ったため。繰り越した分は当初の予定通り試薬や培養一式にかかる費用に充てる。
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[Journal Article] Scaffold-free tissue-engineered arterial grafts derived from human skeletal myoblasts.2021
Author(s)
Saito J, Yokoyama U, Nakamura T, Kanaya T, Ueno T, Naito Y, Takayama T, Kaneko M, Miyagawa S, Sawa Y, and Ishikawa Y
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Journal Title
Artif Organs
Volume: -
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Excessive EP4 Signaling in Smooth Muscle Cells Induces Abdominal Aortic Aneurysm by Amplifying Inflammation.2020
Author(s)
Hiromi T, Yokoyama U, Kurotaki D, Mamun A, Ishiwata R, Ichikawa Y, Nishihara H, Umemura M, Fujita T, Yasuda S, Minami T, Goda M, Uchida K, Suzuki S, Takeuchi I, Masuda M, Breyer RM, Tamura T, and Ishikawa Y
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Journal Title
Arterioscler Thromb Vasc Biol
Volume: 40
Pages: 1559-1573
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Fibulin-1 Integrates Subendothelial Extracellular Matrices and Contributes to Anatomical Closure of the Ductus Arteriosus.2020
Author(s)
Ito S, Yokoyama U, Nakakoji T, Cooley MA, Sasaki T, Hatano S, Kato Y, Saito J, Nicho N, Iwasaki S, Umemura M, Fujita T, Masuda M, Asou T, and Ishikawa Y
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Journal Title
Arterioscler Thromb Vasc Biol
Volume: 40
Pages: 2212-2226
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Book] 動脈管開存症2021
Author(s)
南沢享、横山詩子
Total Pages
323(229-230)
Publisher
メジカルビュー社
ISBN
978-4-7583-1969-0
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[Book] Fabrication of implantable human arterial graft by periodic hydrostatic pressure.2020
Author(s)
Saito J, Yokoyama U, Takayama T, Ito H, Tadokoro T, Sugo Y, Kurasawa K, Ogawa M, Miyagi E, Taniguchi H, Kaneko M, Ishikawa Y.
Total Pages
398(289-291)
Publisher
Springer
ISBN
978-981-15-1185-1
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[Book] Antenatal administration of betamethasone contributes to intimal thickening of the ductus arteriosus.2020
Author(s)
Kemmotsu T, Yokoyama U, Saito J, Ito S, Uozumi A, Iwasaki S, Nishimaki S, Ito S, Masuda M, Asou T, Ishikawa Y.
Total Pages
398(265-266)
Publisher
Springer
ISBN
978-981-15-1185-1
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