統計力学的手法を用いた血管内皮細胞集団の血管形成メカニズムの解明

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Information physics of living matters
• Project/Area Number: 20H05527
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 田久保 直子 東京大学, アイソトープ総合センター, 特任助教 (60447315)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 多細胞動態 / 血管新生

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、血管新生における血管内皮細胞動態定量解析を行い、不均一な内皮細胞動態（セルミキシング）を示す細胞集団が統合された機能体である血管を形成するメカニズムを明らかにすることを目的とした。具体的には、in vitro血管新生モデルを用いて血管構造全体での１細胞レベルでの内皮細胞動態定量観察を行い、セルミキシングを示す細胞動態の時空間的特性を見出す。
前年度までに、新生血管および新生血管外部の細胞供給源の内皮細胞動態を観察できるin vitro ２次元血管新生モデルを作製した。細胞配向の解析を行った結果、細胞供給源において細胞集団のマクロスコピックな流れが存在することが確認された。
今年度は、細胞外基質（Extracellular Matrix: ECM）外の細胞供給源から新生血管まで細胞動態を定量観察するためにin vitro ２次元血管新生モデルを拡張した。具体的には、ジメチルポリシロキサン（PDMS）微細加工技術を用いてECMの型を作製し、培養ディッシュ上の0.3 mm x 3.0 mm x 0.3 mmの直方体ECMの形成に成功した。直方体ECMの各辺は細胞レベルでフラットであることを確認した。これにより、ECM外から内皮細胞が進入し血管構造を形成する過程を定量観察できる。また、血管伸長のECMの凹凸による影響を除くことができる（同新学術研究領域の東大理竹内グループとの共同研究）。このモデルを用いて細胞動態観察を行った結果、血管伸長と細胞外基質外のマクロスコピックな細胞流が関係することが確認された。
また、内皮細胞供給源には細胞流が引き起こす不均一な応力場が発生していると考えられる。この応力場と血管新生の関係を明らかにするために、牽引力顕微鏡を用いた応力場の計測を行った（同新学術研究領域の横浜市大理谷本グループとの共同研究）。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。