| 研究課題/領域番号 |
19H04452
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| 研究機関 | 慶應義塾大学 |
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研究代表者 |
須藤 亮 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (20407141)
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| 研究分担者 |
山下 忠紘 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 助教 (00827339)
谷下 一夫 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 名誉教授 (10101776)
三高 俊広 札幌医科大学, 医学部, 教授 (50231618)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 三次元組織工学 |
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| 研究実績の概要 |
三次元組織工学において血管組織と実質組織、および血管組織と腫瘍組織の相互作用（血管相互作用）を解明することは極めて重要な課題であり、立体臓器の再生手法や新たながん治療戦略の立案につながる。そこで、本研究は、血管相互作用を基軸として、血管と三次元肝組織（実質組織）、および血管と胆管がんオルガノイド（腫瘍組織）の関係を明らかにすることによって、複数の組織が複合化した高次の三次元組織を構築する組織工学（三次元コンプレックス組織工学）の学術基盤を創生することを目的としている。
研究実施計画の1年目となる2019年度は、本研究の基軸となる血管相互作用を調べるうえで重要な血管組織の構築と高機能化について中心的に取り組んだ。具体的には、マイクロ流体デバイスを用いてヒト血管内皮細胞とヒト間葉系幹細胞の共培養を行い、壁細胞（ペリサイト）に被覆されて安定化した毛細血管網を構築した。さらに、階層性を有する血管網を構築するために、血管径を拡大させる力学的因子および生化学的因子を検討した。まず、血管径を拡張させる力学的因子としてせん断応力を検討した。すなわち、本研究で構築した微小血管の内腔に培養液を灌流する実験を行い、微小血管が拡大リモデリングを行うことを立証した。次に、血管径を拡張させる生化学的因子としてApelinを検討し、Apelinを添加することによって培養血管の直径が拡大することを示した。
以上の研究により血管構築手法の基盤を確立し、三次元肝組織（実質組織）および胆管癌オルガノイド（腫瘍組織）との相互作用の検討に着手した。具体的には、マイクロ流体デバイスを用いてヒトiPS細胞由来肝細胞様細胞の培養法を検討した。また、マイクロ流体デバイスで胆管がんオルガノイドを形成する手法を検討し、マイクロ流体デバイスにおいても従来研究と同様にオルガノイドを形成する手法を確立した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究は血管相互作用を基軸にした研究であるため、1年目の計画では血管組織の構築と高機能化に焦点を当てて研究を進めた。その結果、微小血管を安定的に構築できるだけでなく、血管径を制御する重要な力学的因子としてせん断応力の効果を立証し、生化学的因子としてApelinの効果も確認することができた。これらの血管形成の知見を得ると同時に、肝実質組織および腫瘍組織の培養手法の検討についても着手し、予備的な結果を得ている。これらの結果を踏まえると当初の目的達成に向けておおむね順調に進展していると判断できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
研究実施計画の1年目となる2019年度は、本研究の基軸となる血管相互作用を調べるうえで重要な血管組織の構築と高機能化について中心的に取り組み、マイクロ流体デバイスを用いてヒト血管内皮細胞とヒト間葉系幹細胞の共培養を行い、壁細胞（ペリサイト）に被覆されて安定化した毛細血管網を構築した。生体内の血管網は大血管から毛細血管まで血管径の異なる階層的な組織を構築することで、三次元組織への効率的な物質輸送を実現している。一方で、現在の細胞培養技術では毛細血管が構築できるだけであり、階層性を有する血管網を構築することができていない。そこで、血管径を拡大させる力学的因子および生化学的因子を検討することで、血管径の拡大制御に成功した。これらの研究結果を受けて、2020年度は、さらなる大型血管とリモデリング可能な微小血管を共存させる新たな培養デバイスを開発し、階層的血管構造を構築する。また、構築した血管と三次元肝組織（実質組織）および胆管癌オルガノイド（腫瘍組織）の相互作用に関する検討を本格的に進める。
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