| 研究課題/領域番号 |
20H00665
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
松崎 典弥 大阪大学, 工学研究科, 教授 (00419467)
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| 研究分担者 |
石井 秀始 大阪大学, 医学系研究科, 特任教授(常勤) (10280736)
井上 正宏 京都大学, 医学研究科, 特定教授 (10342990)
西原 広史 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 教授 (50322805)
片山 量平 公益財団法人がん研究会, がん化学療法センター 基礎研究部, 部長 (60435542)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | がん細胞 / 三次元培養 / 物理化学的因子 / 生物学的因子 / 遺伝子発現 / 組織工学 / 薬物感受性 |
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| 研究実績の概要 |
本年度は、①遺伝子情報維持に必要な間質組織の物理化学的因子の解明、②物理化学因子と生物学因子の融合による遺伝子情報維持の最適化に取り組んだ。
①I型コラーゲン濃度を変えることで2 kPaから80 kPaまで弾性率を制御したコラーゲンゲルを独自技術であるコラーゲンナノファイバー（CNF）とコラーゲンマイクロファイバー（CMF）を用いて作製し、その表面で患者由来大腸がん株化細胞（PDC）を培養した。その結果、通常はコラーゲンコート培養皿の上での倍化時間が50時間以上であるのに対し、ある弾性率のゲル表面では倍化時間が20-30時間程度と劇的に早くなる現象を見出した。その弾性率ががん細胞にどのような影響を与えているか知見を得るため、弾性率の異なるゲル上で培養したがん細胞マーカーの発現量を調べた。その結果、ある特定のマーカーの発現量がその弾性率上において増加する傾向を見出した。各弾性率の異なるコラーゲンゲルの内部で3次元培養した結果、ゲル表面での2次元培養とは全く異なる結果が得られた。現在、再現性を検討中である。また、2次元培養と3次元培養ではPDCが受ける影響がどのように異なるか、詳細を検討する予定である。
②細胞増殖因子として血管内皮細胞増殖因子（VEGF）、塩基性線維芽細胞増殖因子（bFGF）、肝細胞増殖因子（HGF）の濃度を変えて血管網形成に対する影響を評価した。線維芽細胞存在下では、どの増殖因子も血管密度の向上などの効果を明確に示さなかった。これは、線維芽細胞自身が大量の増殖因子を産生していたためと考えられる。そこで、血管網密度が減少するくらい線維芽細胞の数を減らすと、VEGFが最も高い血管網密度の増加効果を示した。現在、これらの増殖因子のPDCへの影響について検討中である。
以上より、当初の予定通りに研究を進めることができたと考えている。
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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
当初予定していた研究項目を実施した。具体的には、①遺伝子情報維持に必要な間質組織の物理化学的因子の解明では、弾性率の異なるコラーゲンゲルを独自技術であるCNF、CMFにより作製し、PDCを培養した。弾性率の増加に伴い細胞数が増加することは予想ができたが、極大値を示し、それ以上では減少することは全くの予想外であった。また、2次元と3次元では結果が異なると期待していたが、ここまで劇的に異なるとは予想していなかった。従って、当初の予想以上の研究成果を得ることができた。
②物理化学因子と生物学因子の融合による遺伝子情報維持の最適化では、予定通り細胞増殖因子の効果について検討した。予想に反して高濃度条件でも増殖因子の効果は見られなかったが、それは培養している線維芽細胞から大量の増殖因子が既に産生されているためであることを明らかにできた。また、線維芽細胞の量を減らすことで、予想に近い形で増殖因子の効果を見出すことができた。
以上より、当初の予定通り順調に研究を進展可能であり、一部予想を上回る研究成果を得ることができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、当初の予定通り、①遺伝子情報維持に必要な間質組織の物理化学的因子の解明、②物理化学因子と生物学因子の融合による遺伝子情報維持の最適化、③遺伝子情報を維持したハイスループット化三次元培養法の創製、に取り組む予定である。
①では、PDCの遺伝子発現を比較し、物理化学的因子がどの様に影響するか明らかにする。②では、血管網のがん細胞の性質維持に対する効果を明らかにする。③では、ハイスループットスクリーニングに対応するため、96ウェルでの培養方法を確立する。
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