高密度人工組識の試作と移植に関する細胞生物学的研究

• 研究課題/領域番号: 16500301
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 医用生体工学・生体材料学
• 研究機関: 北里大学
• 研究代表者: 安達 栄治郎 北里大学, 医学系研究科・分子形態科学, 教授 (30110430)
• 研究分担者: 宗 時栄 (宋 時栄) 三菱化学生命科学研究所, 主任研究員 (00399693)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 3,100千円 (直接経費: 3,100千円); 2006年度: 500千円 (直接経費: 500千円); 2005年度: 500千円 (直接経費: 500千円); 2004年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
• キーワード: I型コラーゲン / IV型コラーゲン / 真皮 / 線維芽細胞 / 表皮細胞 / 平滑筋細胞 / 閉鎖樹幹式高密度培養装置 / 再生医療 / 閉鎖循環式高密度培養装置 / マトリゲル / 短時間培養 / 真皮モデル / コラーゲンマトリックス

研究概要

【高密度再生結合組織】皮膚の真皮はI型とIII型コラーゲンが多数会合して線維を形成し、その間に線維芽細胞が散在している。そこでエイブル社製BRK-05型バイオリアクターを導入し、I型コラーゲンと線維芽細胞の混合培養液を循環させて高密度再生結合組織を作成することができた。次いで皮膚を再生するには、得られた高密度再生結合組織上に表皮細胞を播種し、約10日間で皮膚モデルを作成することができた(未発表)。
【血管壁モデル】高密度再生結合組織上に基底膜成分のマトリゲルまたはIV型コラーゲンを添加した培養液と平滑筋細胞を同バイオリアクターに追加し、平滑筋細胞層を重畳して12時間以内に血管壁モデルを作成することができた。
【スキルス胃癌モデル】I型コラーゲンと線維芽細胞およびスキルス胃癌細胞の混合培養液を循環させて高密度再生胃癌組織を作成することができた。スキルス胃癌細胞は単独でヌードマウスの皮下に移植しても生着することはない。しかしながら再生胃癌組織はヌードマウスの皮下に移植後21日まで存続し、腫瘍血管の新生が認められた(未発表)。
【人工基底膜による骨格筋再生】分担研究者の宋はIV型コラーゲン会合体が骨格筋細胞の機能発現に及ぼす効果を解析した。その結果、IV型コラーゲンゲル上で培養すると筋芽細胞は増殖培地にも関わらず、培養開始後48時間には細胞融合により筋管を形成し、局所的に収縮が観察された。このことからIV型コラーゲンが生体に存在するのと同様の会合体を再構成すると筋芽細胞同士の融合を促進して、多核の骨格筋線維を形成することが明らかになった。
【まとめと今後の展望】本補助金による研究の結果、細胞外マトリックスを会合体として再構成することにより、細胞の機能発現を制御できることを明らかにできた。マトリックスの三次元デザインを設計することにより、臨床応用可能な人工組織を作成できる可能性を示している。

研究成果

• [雑誌論文] Keratinocyte apoptosis on type I collagen fibrils is prevented by Erkl/2 activation under high calcium conditions (2007)
  • 著者名/発表者名: Hitomi Fujisaki
  • 雑誌名: Connect. Tissue Res. (In press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Keratinocyte apoptosis on type I collagen fibrils is prevented by Erk1/2 activation under high calcium conditions. (2007)
  • 著者名/発表者名: Fujisaki H., Ebihara T., Irie S., Kobayashi K., Adachi E., Mochitate K., Hattori S.
  • 雑誌名: Connect.Tissue Res. (In press)
  • NAID: 10021232051
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Immunohistochemical distribution of heat shock protein 47 (HSP47) in scirrhous carcinoma of the stomach. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kazuya Hirai
  • 雑誌名: Anticancer Research 26 (1A) ページ: 71-78
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Elimination of epiplakin by gene targeting results in acceleration of keratinocyte migration in mice. (2006)
  • 著者名/発表者名: Goto Mizuki
  • 雑誌名: Molecular ＆ Cellular Biology 26・2 ページ: 548-558
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Versatile roles of R-Ras GAP in neurite formation of PC12 cells and embryonic vascular development (2006)
  • 著者名/発表者名: Shintaro Iwashita
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 282・6 ページ: 3413-3417
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Immunohistochemical distribution of heat shock protein 47(HSP47) in scirrhous c arcinoma of the stomach. (2006)
  • 著者名/発表者名: Hirai K., Kikuchi S., Kuritani A., Ohashi S., Adachi E., Matsuoka Y, Nagata K., Watanabe M.
  • 雑誌名: Anticancer Research 26(1A) ページ: 71-78
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Elimination of epiplakin by gene targeting results in acceleration of keratinocyte migration in mice. (2006)
  • 著者名/発表者名: Goto M., Sumiyoshi H., Sakai T., Fossler R., Ohashi S., Adachi E., Yoshioka H., Fujiwara S.
  • 雑誌名: Molecular ＆ Cellular Biology 26(2) ページ: 548-558
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Versatile roles of R-Ras GAP in neurite formation of PC 12 cells and embryonic vascular development. (2006)
  • 著者名/発表者名: Iwashita S., Kobayashi M., Kubo Y., Hinohara Y., Sezaki M., Nakamura K., Suzuki-Migishima R., Yokoyama M., Satoh S., Fukuda M., Ohba M., Kato C., Adachi E., Song S-Y
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 282(6) ページ: 3413-3417
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Versatile roles of R-Ras GAP in neurite formation of PC12 cells and embryonic vascular development (2006)
  • 著者名/発表者名: Iwashita S.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. in press
• [雑誌論文] Elimination of epiplakin by gene targeting results in acceleration of keratinocyte migration in mice. (2006)
  • 著者名/発表者名: Goto M
  • 雑誌名: Mol.Cell Biol 26・2 ページ: 548-558
• [雑誌論文] Extracellular Matrix : Graded Structure, Assembly and Modulators of Cell Function (2006)
  • 著者名/発表者名: 安達 栄治郎
  • 雑誌名: 再生医療 (印刷中)
• [雑誌論文] Intracellular camp controls a physical association of V-1 with CapZ in cultured mammalian endocrone cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Masashi Kitazawa
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Comm. 331 ページ: 181-186
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Intracellular camp controls a physical association of V-l with CapZ in cultured mammalian endocrone cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kitazawa M., Yamakuni T., Song S-Y, Kato C., Tsuchiya R., Ishida M., Suzuki N., Adachi E., Iwashita S., Ueno S., Yanagihara N., Taoka M., Isobe T., Ohizumi Y.
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Comm. 331 ページ: 181-186
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Immunohistochemical distribution of heat shock protein 47 (HSP47) in scirrhous carcinoma of the stomach. (2005)
  • 著者名/発表者名: Hirai K.
  • 雑誌名: Anticancer Research 26(in press)
• [雑誌論文] Intracellular camp controls a physical association of V-1 with CapZ in cultured mammalian endocrone cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kitazawa M.
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Comm. 331・1 ページ: 181-186
• [雑誌論文] Protective effect of matrix metalloproteinase inhibitors against epidermal basement membrane damage : skin equivalents partially mimic photoaging process. (2005)
  • 著者名/発表者名: Amano S.
  • 雑誌名: Bri.J.Dermatol. 153・suppl.2 ページ: 37-46
• [雑誌論文] Thermostability Gradient in the Collagen Triple-Helix Reveals its Multi-Domain Structure. (2004)
  • 著者名/発表者名: Andrzej Steplewski
  • 雑誌名: J. Molecular Biology 338 ページ: 989-998
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Mutations in two matrix metalloproteinase genes, MMP-2 and MT1-MMP, are synthetic lethal in mice. (2004)
  • 著者名/発表者名: Junseo Oh
  • 雑誌名: Oncogene 23 ページ: 5041-5048
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Corneal Reconstruction using tissue-engineered cell sheets comprising autologous oral mucosal epithelium. (2004)
  • 著者名/発表者名: Nishida Kohji
  • 雑誌名: New England J. Medicine 351 ページ: 1187-1196
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Insufficient folding of type IV collagen and formation of abnormal basement membrane-like structure in embryoid bodies derived from HSP47-null ES cells. (2004)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Matsuoka
  • 雑誌名: Molecular Biology of the Cell 15 ページ: 4467-4475
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Thermostability gradient in the collagen triple-helix reveals its multi-domain structure. (2004)
  • 著者名/発表者名: Steplewski A., Majsterek I., McAdams E., Rucker E., Brittingham R.J., Ito H., Hirai K., Adachi E., Jimenez S.A., Fertala A.
  • 雑誌名: J.Molecular Biology 338 ページ: 989-998
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Mutations in two matrix metalloproteinase genes, MMP-2 and MT1-MMP, are synthetic lethal in mice. (2004)
  • 著者名/発表者名: Oh J., Takahashi R., Adachi E., Kondo S., Kuratomi S., Noma A., Alexander D.B., Motoda H., Okada A., Seiki M., Itoh T., Itohara S., Takahashi C., Noda M.
  • 雑誌名: Oncogene 23 ページ: 5041-5048
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Corneal Reconstruction using tissue-engineered cell sheets comprising autologous oral mucosal epithelium (2004)
  • 著者名/発表者名: Nishida K., Yamato M., Hayashida Y, Watanabe K., Yamamoto K., Adachi E., Nagai S., Kikuchi A., Maeda N., Watanabe H., Okano T., Tano Y.
  • 雑誌名: New England J. Medicine 351 ページ: 1187-1196
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Insufficient folding of type IV collagen and formation of abnormal basement membrane-like structure in embryoid bodies derived from HSP47-null ES cells. (2004)
  • 著者名/発表者名: Matsuoka Y., Kubota H., Adachi E., Nagai N., Marutani T., Hosokawa N., Nagata K.
  • 雑誌名: Molecular Biology of the Cell 15 ページ: 4467-4475
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Insufficient folding of type IV collagen and formation of abnormal basement membrane-like structure in embryoid bodies derived from Hsp47-null ES cells (2004)
  • 著者名/発表者名: Matsuoka Y
  • 雑誌名: Molecular Biology of the Cell 15・10 ページ: 4467-4475
• [雑誌論文] Corneal Reconstruction using tissue-engineered cell sheets comprising autologous oral mucosal epithelium (2004)
  • 著者名/発表者名: Nishida K
  • 雑誌名: New England J.Medicine 351・12 ページ: 1187-1196
• [雑誌論文] Mutations in two matrix mctalloprotcinase genes, MMP-2 and MTI-MMP, arc synthetic lethal in mice (2004)
  • 著者名/発表者名: Oh J
  • 雑誌名: Oncogene 23・29 ページ: 5041-5048
• [図書] ティッシュエンジニアリング 2006(編集 田端泰彦、岡野光夫) (2006)
  • 著者名/発表者名: 安達 栄治郎
  • 総ページ数: 10
  • 出版者: 細胞外マトリックスの生物学
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [図書] ティッシュエンジニアリング : 細胞外マトリックスの生物学 (2006)
  • 著者名/発表者名: 安達栄治郎
  • 総ページ数: 9
  • 出版者: 日本医学館
• [図書] 再生医療へのブレイクスルー(編集 田端泰彦)遺伝子MOOK 1 (2004)
  • 著者名/発表者名: 安達 栄治郎
  • 総ページ数: 12
  • 出版者: 接着基質としての細胞外マトリックスの特徴と組織再生への応用
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [産業財産権] コラーゲン特異的シャペロンHSP47の測定方法 (2006)
  • 発明者名: 渡邊昌彦
  • 権利者名: 北里大学
  • 出願年月日: 2006-11-14
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [産業財産権] コラーゲン特異的シャペロンHSP47の測定方法 (2006)
  • 発明者名: 渡邊昌彦, 安達栄治郎, 永田和宏, 菊池史郎, 小野里航, 平井和弥
  • 権利者名: 北里大学
  • 産業財産権番号: 2006-307831
  • 出願年月日: 2006-11-14
• [産業財産権] 高密度培養組織の製造方法及び高密度培養組織 (2005)
  • 発明者名: 安達栄治郎
  • 権利者名: 北里大学
  • 出願年月日: 2005-02-15
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [産業財産権] 高密度培義組織の製造方法及び高密度培獲組織 (2005)
  • 発明者名: 安達栄治郎, 大橋しほ花, 平井和弥
  • 権利者名: 北里大学
  • 出願年月日: 2005-02-15