バイオ3Dプリンターを用いた脳アミロイド血管症モデルの病態機序の解明

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20K07890
• 研究機関: 佐賀大学
• 研究代表者: 原 英夫 佐賀大学, 医学部, 客員研究員 (00260381)
• 研究分担者: 中山 功一 佐賀大学, 医学部, 教授 (50420609)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 脳アミロイド血管症 / バイオ3D プリンター / スフェロイド / アミロイドベータ蛋白 / アルツハイマー病

研究実績の概要

アルツハイマー病(AD)に伴い高頻度で脳アミロイド血管症（CAA）が併発する。老人斑の主成分であるAβ40蛋白は主に脳血管の平滑筋に沈着し、脳出血、脳梗塞、血管炎などを惹起するCAAの原因となる。脳アミロイド血管症関連の脳炎症状態も報告されているが、その機序は解明されていない。我々はバイオ3Dプリンターを用いて、ヒト由来の細胞から成る血管構造体を作成し、血液脳関門の構造・機能を持ったモデルを作成している。我々は細胞凝集塊を積み上げることにより、任意の形状の細胞構造体を作る手法(Bio Rapid prototyping system;以下BRP)を確立した。任意のXYZ の位置に複数のスフェロイドを配置するロボットシステム“バイオ3D プリンター”により3次元デザインデータを基にスフェロイドを剣山に重ねていくことで、生きた細胞によるより複雑な立体構造を精密かつ簡便に作成することが可能となった。ヒト線維芽細胞((NHDFs)、ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVECs)、ヒト初代培養アストロサイト(HAs;)、ヒト脳血管ペリサイト細胞(HBVPs)は細胞培養用ディッシュで培養した。バイオ3Dプリンターを用いて、スフェロイドを9x9本の針が並べられた微小なニードルを配置した剣山上に積層した。チューブ型に形成して還流培養を行い、１週間後に構造体を剣山から外し、蛍光ラベルAβ40を添加し、還流培養を継続した。蛍光免疫染色では、Aβ40は、大動脈平滑筋細胞内部やその周囲に多く見られた。大動脈平滑筋細胞、大動脈内皮細胞の構造は保たれていた。Aβ40を添加した血管状構造体を、張力計 (Tissue Puller 560TP, DMT)を用いて引張試験を行った。Aβ投与群は組織が硬化していると考えられ、Aβ投与により組織が硬化して弾力が失われた可能性があると考えられた。

研究成果

• [雑誌論文] Stroke risk and antithrombotic treatment during follow-up of patients with ischemic stroke and cortical superficial siderosis. (2023)
  • 著者名/発表者名: Joan Martí-Fàbregas, Pol Camps-Renom, Jonathan G Best, Anna Ramos-Pachon, Marina Guasch-Jiménez,ey al.
  • 雑誌名: Neurology 巻: 100 ページ: in press
  • DOI: 10.1212/WNL.0000000000201723.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Harboring Cnm-expressing Streptococcus mutans in the oral cavity relates to both deep and lobar cerebral microbleeds. (2023)
  • 著者名/発表者名: S Ikeda, S Saito, S Hosoki, S Tonomura, Y Yamamoto, H Ikenouchi, H Ishiyama, T Tanaka, Y Hattori, R P. Friedland, R O. Carare, N Kuriyama, Y Yakushiji, H Hara, M Koga, K Toyoda, R Nomura, M Takegami, K Nakano, M Ihara.
  • 雑誌名: Eur. J. Neurol 巻: in press ページ: in press
  • DOI: 10.1111/ene.15720
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hypertension, cerebral Amyloid, aGe Associated Known neuroimaging markers of cerebral small vessel disease Undertaken with stroke REgistry (HAGAKURE) prospective cohort study: baseline characteristics and association of cerebral small vessel disease with prognosis in an ischemic stroke cohort. (2023)
  • 著者名/発表者名: S IKEDA, Y Yakushiji, J Tanaka, M Nishihara, A Ogata, M Eriguchi, S Ono, M Kosugi, K Suzuyama, M Mizoguchi, C Shichijo, T Ide, Y Nagaishi, H Mori, N Ono, M Yoshikawa, K Ide, H Minagawa, K Kawamoto, Y Katsuki, H Irie, T Abe, H
  • 雑誌名: Frontiers in Aging Neuroscience, section Alzheimer's Disease and Related Dementias. 巻: in press ページ: in press
  • DOI: 10.3389/fnagi.2023.1117851
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impact of Cerebral Microbleeds in Stroke Patients with Atrial Fibrillation (2023)
  • 著者名/発表者名: Y Soo, A Zietz, B Yiu, V C.T. Mok, A A Polymeris, D Seiffge, G Ambler, D Wilson, T Wai Hong Leung, S.F Tsang, W.C.J.Abrigo, C Cheng, K-J Lee, et al.
  • 雑誌名: Annals of Neurology 巻: in press ページ: in press
  • DOI: 10.1002/ana.26642
  • 査読あり
• [雑誌論文] Immune dysregulation syndrome with cytotoxic T-lymphocyte antigen 4 mutation showing multiple central nervous system lesions. (2022)
  • 著者名/発表者名: M Eriguchi, H Katsuya, K Kidoguchi, H Ureshino, M Nishi, M Nishihara, M Sonoda, M Ishimura, S Kimura, H Hara.
  • 雑誌名: Clin Exp Neuroimmunol 巻: 13 ページ: 116-120
  • DOI: 10.1111/cen3.12672
  • 査読あり
• [学会発表] アルツハイマー型認知症の病態修飾薬の展望 (2022)
  • 著者名/発表者名: 原英夫
  • 学会等名: 第72回日本内科学会九州支部生涯教育講演会
  • 招待講演
• [学会発表] バイオ３Dプリンターで作製した足場材を用いない動脈硬化症実験モデルの開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 西久保友公子、村田 大紀、伊藤 学、原 英夫、中山 功一
  • 学会等名: 第22回日本再生医療学会
• [図書] Innovations in nephrology.3D printers in nephrology (2022)
  • 著者名/発表者名: Toshihiro Nonaka, Yukiko Nagaishi, Daiki Murata, Hideo Hara, Koichi Nakayama
  • 総ページ数: 16
  • 出版者: Springer
  • ISBN: 978-3-031-11570-7