| 研究課題/領域番号 |
20H01870
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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13040:生物物理、化学物理およびソフトマターの物理関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
山本 暁久 京都大学, 高等研究院, 特定助教 (90706805)
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| 研究分担者 |
上野 盛夫 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (40426531)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 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 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2022年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2021年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2020年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
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| キーワード | 細胞集団 / 自発構造秩序 / 位相的データ解析 / 医学物理 / 上皮組織 / ソフトマター物理 / 秩序構造 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
細胞は集団化すると自発的に特定の配列を作り、恒常性によりその構造を維持しようとする。しかしこの構造秩序が発生・維持される時間発展やメカニズム、さらに構造秩序と組織機能の関係は不明である。本研究では、細胞配列秩序の局所的な時空間発展を測定し、その発生と維持を細胞スケールの精度で定量的に記述する物理モデルを構築する。上皮系細胞のひとつであり臨床的な課題に直結したヒト角膜内皮細胞を用いて、臨床的な品質が異なるいくつかの亜集団を作成し、集団の成長過程と損傷に対する緩和過程における細胞配列の変化を細胞スケールで記述・理解する枠組みを提案する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、再生医学において使用される培養角膜内皮細胞集団と、実際に再生された角膜内皮組織の顕微鏡画像について、パーシステントホモロジーの手法を用いて細胞配列の局所的な構造秩序の解析を行った。その結果、高品質な細胞群では数十程度から成る細胞集団が協同的に秩序だった領域を形成することが示された（山本ら、発表準備中）。
さらに、再生した角膜内皮組織の術後3年時点における長期予後の評価を行った。その結果高品質細胞率の高い患者群においては、術後6ヶ月だけでなく術後3年においても細胞配列秩序が高水準で維持されることを明らかにした。（上野、山本ら(2022)）。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究課題では、これまで研究代表者・山本、研究分担者・上野らが取り組んできた「再生医療における細胞品質と細胞配列構造秩序の関係」の理解を更に深め、細胞集団における局所的な配列秩序と相状態を定量評価する方法論を新たに提唱した。実際に高品質細胞群によって再生した角膜内皮組織では、配列秩序のより高い領域が局所的に形成されていることを明らかにした。更にこれまでの成果に加え、再生組織の長期予後を評価する物理的バイオマーカーとしても細胞配列秩序が重要な定量指標となることも実証した。
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