Development of a Perfusion-Based 3D Blood-Brain Barrier Model for Analysis of Cancer Brain Metastasis and Pharmacokinetics

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K16635
• Research Institution: Nagasaki University
• Principal Investigator: 藤本 隆史 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 客員研究員 (00712085)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 血液脳関門 / 脳転移 / アルツハイマー / in vitro model / ペリサイト

Outline of Annual Research Achievements

灌流型3次元血液脳関門（BBB）モデルを用いてまずは脳血管内皮細胞単層を目標とし、異なる転移性を呈するがん細胞(肺がんおよび乳がん細胞)由来のエクソソームを用いてBBBへの影響をTEERおよびTJタンパク質解析を用いて評価した。結果は明らかな有意差は認めなかったが、高い転移性を有する乳がん細胞由来のエクソソームでBBB機能を低下させる傾向を認めた。この結果をもとに、乳がん細胞より初代培養細胞株を分離を目指し、Cell lineの挙動を参考に乳がん細胞の初代培養株の分離を行った。
乳がん細胞の分離は比較的容易に行えた。このがん細胞をペリサイト・アストロサイトを播種した共培養モデルに反応させ細胞が障害的に作用することを確認した。
培養モデルは継代した場合著しく増殖能が低下することを確認しており、今後初代培養株の機能の維持に関して検討をしていく。
また、がん細胞の樹立が難しい場合にエクソソームおよびヒト血清がBBBモデルへの影響を確認することによって実験が代替できると考え、ヒト血清のBBBモデルへの影響を比較した。ヒト血清はBBBモデルに対し侵襲性に影響を及ぼすことが確認された。
この実験過程で多くのヒト血清を用いて、加齢がBBBモデルへの影響を変化させることが示唆された。この結果をもとにヒトの血清が加齢に伴い変化することを確認するためにpoolされているヒト血清を用いてBBBモデルへの反応を確認した。
この結果はPNIRSにて報告予定である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

転移性細胞の樹立に関しては十分な細胞の獲得が難しいが、乳がん細胞の樹立には成功しており、今後転移性脳腫瘍細胞の樹立は可能と考える。

Strategy for Future Research Activity

ハンガリー、アメリカ合衆国との共同実験においては今後も各国での実験を進める。
また、エクソソームのみではなく、ヒト血清を用いた実験などによりがん細胞樹立より簡易的にBBBモデルへの影響を検証できないか確認する。

Causes of Carryover

当初の計画より転移性脳腫瘍細胞株の樹立において遅延を認めており、それに伴い次年度使用額が生じた。次年度の実験経費として使用予定である。
物品購入予定として腫瘍細胞培養システム(Primary Cancer Culture System,タカラバイオ)およびラット型BBBモデルキットを購入する予定である。