| 研究課題/領域番号 |
19H04444
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分90110:生体医工学関連
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
世良 俊博 九州大学, 工学研究院, 准教授 (40373526)
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| 研究分担者 |
田中 学 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (20292667)
工藤 奨 九州大学, 工学研究院, 教授 (70306926)
越山 顕一朗 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 准教授 (80467513)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2022年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2021年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2020年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2019年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
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| キーワード | 肺胞 / リモデリング / 力学環境 / 細胞応答 / 流体解析 / 呼吸器バイオメカニクス / バイオメカニクス / 肺胞リモデリング / 肺胞リモリング |
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| 研究開始時の研究の概要 |
気道末梢部位は呼吸に伴い膨張収縮を繰り返すが、その変形は肺実質の複雑な形状や肺組織の弾性、表面張力に支配され、気流や肺胞壁の力学状態は十分に把握されていない。そのため、肺胞を構成する細胞の力学的環境やそれに対する応答も明らかになっていない。特に、肺が炎症すると、表面張力や肺胞壁の機械特性が健常肺とは異なり、細胞の機能変化も考えられる。本研究の目的は、肺炎症時の気道末梢部位の力学環境とそれに対する細胞の力学応答を明らかにすることである。そのために、気道末梢部位の動態解析を行い、肺胞内の流れ場および肺胞壁の力学状態を把握する。さらに細胞培養実験により肺胞上皮細胞機能の変化も調べる。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、（１）肺実質のin situ微細構造計測、（２）肺胞上皮細胞機能評価の検討、（３）肺胞スケールの流体解析、（４）肺胞スケールの構造解析を実施することにより、肺リモデリング時の微視的スケールにおける力学環境と肺胞上皮細胞の力学応答メカニズムを検討した。特に、（２）においては肺サーファクタント分泌に対する力学刺激の影響とin vitro肺胞デバイスの開発を行った。また、（３）では流体実験だけでなく微細構造計測で得られた動態解析を再現することを試み、（４）では微細構造計測で得られた実形状だけでなく数理モデルを用いることにより肺細葉の力学場を明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
従来肺サーファクタント分泌と力学刺激との関係が示唆されていたが、本研究により力学刺激による細胞骨格のリモデリングに伴う細胞質流動性の変化が影響していることが示唆された。また、本研究で開発した血管内皮細胞と肺胞上皮細胞の共培養デバイスは力学刺激負荷も可能であり、in vitro肺胞モデルとして社会的意義が高い。また、高分解能CT画像を用いた流体解析は、肺細葉の動態解析を再現することにより粒子輸送の高精度予測などに貢献できる。一方で、実形状モデルだけでなく数理モデルを用いた構造解析の研究により、実際の力学場だけでなく肺細葉の発生・構造メカニズムを理解することもでき学術的意義は高い。
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