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ヒト線維芽細胞(HK)による収縮コラーゲングル(真皮モデル)上にヒトケラチノサイト(HK)を重層化して培養する培養人工皮膚(三次元培養皮膚モデル; SE)では、生体皮膚の細胞挙動に類似していることが知られている。本研究課題の目的は、表皮や真皮組織の構造と機能を研究する最適の三次元培養バイオアッセイ系を構築し、HK機能、基底膜形成、毛包形成などにおける表皮-真皮相互作用を明らかにすることにある。通常の培養系でのSEでは、表皮-真皮結合部の基底膜(BM)の構成成分(ラミニン5など)はタンパク質合成され、ある程度沈着するが、基底膜構造形成はほとんど観察されない。我々の研究から、基底膜成分の合成を促進することにより基底膜構造形成が促進されることを見出した。さらに、基底膜成分の分解酵素、マトリックスメタロプロテアーゼ(MMPs)やセリンプロテアーゼのプラスミンが、基底膜構造形成に関与しており、これらの分解酵素の阻害剤を培養系に添加することにより基底膜形成が著しく促進されることが示された。また、表皮重層構造や表皮細胞分化が正常皮膚により類似することが、分化マーカーの発現パターンから明らかとなった。ラミニン5やIV型、VII型コラーゲンなどのBM成分は表皮一真皮結合部に強く沈着し、微細構造レベルでも連続性の高いBM構造が形成されていた。これらの結果は、分解酵素阻害剤によりBM成分の沈着、構造形成が促進され、正常に近いBM構造が形成されたことと、表皮の増殖・分化の正常化と強く関連していることを示唆している。ここで確立した培養系を用いて、ヒト培養人工皮膚の表皮-真皮間にマウス毛乳頭細胞を導入し、毛包形成培養を試みた。その結果、真皮上層に毛乳頭細胞を含む細胞凝集塊が頻度高く形成されることがわかった。この細胞凝集塊が初期の毛包組織と類似した発毛機能を保持しているかどうかは今後の課題である。
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