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力学的刺激による毛細血管3次元ネットワーク形成の促進と再生医療への応用

Research Project

Project/Area Number 17650144
Research Category

Grant-in-Aid for Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Biomedical engineering/Biological material science
Research InstitutionKeio University

Principal Investigator

谷下 一夫  慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (10101776)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 池田 満里子  慶應義塾大学, 名誉教授 (00051368)
梅澤 一夫  慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (70114402)
須藤 亮  慶應義塾大学, 大学院理工学研究科, 特別研究助手 (20407141)
工藤 奨  芝浦工業大学, 工学部, 講師 (70306926)
Project Period (FY) 2005 – 2006
Project Status Completed (Fiscal Year 2006)
Budget Amount *help
¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Fiscal Year 2006: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
Fiscal Year 2005: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Keywords内皮細胞 / 毛細血管 / 再生医療 / 血管新生 / 内皮前駆細胞 / 低酸素 / コラーゲンゲル / バイオメカニクス / 基質 / コラーゲン / 足場構造
Research Abstract

再生臓器の実現のためには、細胞集合体への酸素供給のための血管ネットワークが必要となり、特に3次元細胞組織中に深く侵入するような3次元のネットワーク形成が必要である。本研究では、3次元的に血管ネットワークが深く侵入する力学的刺激の最適条件、さらに内皮前駆細胞を用いた場合や、増殖因子(bFGF,VEGF)、低酸素による増殖誘導によるネットワーク形成の環境要因を明らかにする。特に18年度では、内皮前駆細胞の分化誘導の大きな潜在力を明らかにする。既に虚血部位に患者の骨髄から採取した内皮前駆細胞を注入すると、血管新生が著しく促進されるという再生医療による治療が行われている。従って、内皮前駆細胞は分化誘導の能力を十分に有していることが予想され、内皮前駆細胞に対して、力学的刺激が複合的に作用した際の毛細血管ネットワーク形成が促進される様子を明らかにした。
1.内皮前駆細胞の存在により毛細血管3次元ネットワーク形成が著しく促進され、前駆細胞からの液性因子の効果が明らかになった。
2.増殖因子の濃度勾配による促進効果については、濃度勾配により毛細血管ネットワークが深く侵入することが明らかになった。ただ、増殖因子の濃度勾配を維持することが困難でさらなる検討が必要である。
3.ゲルの硬さによる侵入深さへの影響:硬いゲルの場合、内皮細胞との相互作用の結果、毛細血管が深く侵入することが明らかになった。内皮細胞は、基質の力学的性質に極めて敏感であり、その結果として、毛細血管形成に大きな影響を与えることが分かった。
4.低酸素状態での液性因子の効果が極めて大きく、特に酸素の濃度勾配を与えることによって、大きく毛細血管3次元ネットワーク形成が促進されることが分かった。

Report

(2 results)
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2007 2006 2005

All Journal Article (9 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Effects of the mechanical properties of collagen gel on the in vitro formation of microvessel networks by endothelial cells2007

    • Author(s)
      Tanishita et al.
    • Journal Title

      Tissue Engineering 13(In press)

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Bionic design of tube formation in the integrated cellular structure2007

    • Author(s)
      Tanishita, K
    • Journal Title

      Proc. TMS 2007 Annual Meeting

      Pages: 125-125

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Initial bFGF distribution affects the depth of three-dimensional microvessel networks in vitro2006

    • Author(s)
      Tanishita et al.
    • Journal Title

      J Biomechanical Science an Engineering 1

      Pages: 136-146

    • NAID

      130000079537

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Effect of endothelial progenitor cells on the formation of in vitro three dimensional network2006

    • Author(s)
      Tanishita et al.
    • Journal Title

      J Biomechanics 39

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] コラーゲンゲルの力学的性質が毛細血管ネットワークの形成に与える影響2005

    • Author(s)
      谷下一夫 他
    • Journal Title

      第26回日本炎症・再生医学会

      Pages: 323-323

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Bionic design of tube formation in the integrated cellular structure,2005

    • Author(s)
      Tanishita K et al.
    • Journal Title

      8th Japanese-Polish seminar on new engineering methods supporting human life,

      Pages: 45-45

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] 内皮前駆細胞によるin vitro毛細血管様ネットワーク形成促進への影響2005

    • Author(s)
      谷下一夫 他
    • Journal Title

      バイオフロンテイア講演論文集

      Pages: 23-24

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] 低酸素状態における内皮細胞の血管ネットワーク形成促進2005

    • Author(s)
      谷下一夫 他
    • Journal Title

      バイオフロンテイア講演論文集

      Pages: 21-22

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Contribution on endothelial progenitor cells on microvessel-like network formation in vitro,2005

    • Author(s)
      Tanishita K et al.
    • Journal Title

      Proc.the 2nd Asain Pacific Conference on Biomechanics, (CD-ROM)

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Book] Biomechanics at micro- and nanoscale levels,2005

    • Author(s)
      Tanishita K et al.
    • Total Pages
      16
    • Publisher
      World Scientific
    • Related Report
      2005 Annual Research Report

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Published: 2005-04-01   Modified: 2016-04-21  

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