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脳は神経科学などの基礎研究は進んでいるが、組織工学は未開拓である。従来研究では、二次元培養や脳オルガノイド培養が行われている。二次元培養は手法が簡便であるが単一細胞レベルに着目した研究であり、立体組織を構築することはできない。一方、オルガノイド培養は組織レベルに着目した三次元の浮遊細胞塊であるため微小培養環境が制御できない。以上のように従来研究では三次元・多細胞レベルの研究が欠如している。このギャップを解消することで、【神経科学（単一細胞レベル）→三次元脳組織工学（多細胞レベル）→脳オルガノイド培養（組織レベル）】のシームレスな脳組織工学の学問体系を創出し、基礎研究から再生医療・創薬研究へ展開することが期待できる。そこで、本研究ではマイクロ流体デバイスを用いて、脳の三次元ユニット構造を再現する培養モデルを構築し、神経・血管組織の機能を解析することを目的とした。
2019年度は、血管新生と神経新生の融合に取り組み、以下の研究成果を得た。
①2018年度に作製したマイクロ流体デバイスを用いて脳血管内皮細胞、間葉系幹細胞、および神経幹細胞から分化誘導した細胞（ニューロン・アストロサイト）の共培養を行った。脳血管内皮細胞が間葉系幹細胞から分化したペリサイトに被覆された毛細血管様ネットワークを構築することを確認した。さらに、この毛細血管様ネットワークの近傍にアストロサイトが配置される三次元組織（血液脳関門モデル）を構築した。
②ゲルサンドイッチ法を用いて脳血管内皮細胞によるネットワーク構造を形成させ、そこに神経幹細胞から分化誘導した細胞（ニューロン・アストロサイト）を加えることによってアストロサイトやニューロンが血管ネットワークに沿って移動する培養モデルを新たに構築した。
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