Preparation of vascular organoids by applying functional-elastin materials

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K19881
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 90:Biomedical engineering and related fields
• Research Institution: National Cardiovascular Center Research Institute (2022); University of Tsukuba (2021)
• Principal Investigator: Yamashiro Yoshito 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 室長 (70751923)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森 英一朗 奈良県立医科大学, 医学部, 准教授 (70803659) ; 吉野 大輔 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80624816)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2023-03-31
• Keywords: 血管オルガノイド / 細胞外マトリクス / メカニカルストレス / 筋萎縮性側索硬化症 / 接着斑

Outline of Final Research Achievements

Observation of living 3D tissues is an essential element for understanding the maintenance of biological homeostasis. Although spheroids and organoids used for tissue construction are cell aggregates, they currently lack functions such as contraction and elasticity. Therefore, we attempted to create vascular organoids with elasticity by using a functional material, which we originally developed, as a substrate for spheroid and organoid creation. We established a system to evaluate elastic fibers in vitro and succeeded in establishing rat vascular smooth muscle cells with extremely high elastic fiber forming ability. We also evaluated the effects of toxic peptides secreted from mutations in the gene responsible for ALS on cellular functions.

Free Research Field

血管生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

器官再生技術として、オルガノイド研究が大きく進展した。上皮細胞を用いた“端“の組織構築（眼、皮膚、胃など）には成功しているものの、細胞外マトリクスを含む深部の組織、いわゆる”間“を作るには至っていない。上皮細胞と深部の細胞を繋ぐ細胞外マトリクスは、組織の伸縮や組織間相互作用などの機能性をもたらす上で必須の要素である。昨今のマイクロデバイスや3Dプリンタといった工学技術の発展に加え、細胞が保有する自然な機能性素材（細胞外環境の構築能）を融合することが、組織構築の成熟化と維持、または再現性の確保において、ブレイクスルーになると考えられる。