| 研究課題/領域番号 |
21K06244
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| 研究機関 | 横浜市立大学 |
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研究代表者 |
中島 忠章 横浜市立大学, 理学部, 助教 (40631213)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 三次元デバイス / 細胞外マトリックス / 牽引力 / 応力 / 足場物性 / 相互作用 / 生殖器 / 血管 |
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| 研究実績の概要 |
発生期における上皮立体構造形成には、外環境より発生する物理作用が重要であるが、細胞もまた、牽引力を介した足場の網目構造変化などによって、足場の力学的特性を変化させている。この細胞と足場の力学的特性フィードバック機構は、腸上皮の突出や血管の陥入など、上皮立体構造形成に不可欠であると考えられるが、フィードバック機構の詳細と上皮形態形成への影響は不明である。
本研究では、比較可能なin vitro系を用いて各種細胞と足場の力学的特性をデザインし、細胞と足場の力学的特性のリアルタイムモニタリングを通して、細胞と足場の力学的特性のフィードバック機構の詳細と共通性を解明し、様々な上皮立体構造形成への影響を解析することを目的としている。
本年度は、生体由来のメタクリロイル化ゼラチン (GelMA) を用いてゲルを作製し、足場の硬さ/物性/パターンを変化させ、ゲルの形状を管状にする方法を確立した。さらに、GelMAに各種生体マトリックス因子を包含させゲル化させる方法も確率し、GelMAのみならず、様々なマトリックスが細胞に与える影響を調べることが可能となった。測定が容易なファイバーをゲルに混ぜることも可能なため、ファイバーの3Dイメージングが容易となった。
さらに、3Dモデルに最初に用いる予定である生殖器の上皮細胞に関して、多能性幹細胞を用いて実験を行った。SMAD2/3シグナルと細胞の凝集による圧力が、雌性生殖器の原基となるミュラー管への分化に関与していることが解明し、iPS細胞よりそれら原基の細胞の誘導方法を樹立した。
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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
異動による研究室の主宰に伴い、研究室の立ち上げに多くの労力が割かれたが、その上で初年度に必要な、GelMAを用いた各種足場物性を変化させた実験系を作製することができた。この実験系を用いて、足場物性変化による上皮形態形成への影響と、細胞が足場物性に与える影響の、双方向性の解析が可能となった。
さらに、当初用いる予定であった子宮株細胞の使用の準備も進んでいるが、生殖器上皮の発生メカニズムに関しても新たな知見を得ることができ、今後多能性幹細胞由来の細胞種を用いた3Dモデルの開発も可能となった。
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| 今後の研究の推進方策 |
2022年度以降は、2021年度樹立した3Dモデルを用いて、足場特性が細胞に与える影響と、細胞が足場のゲル構造に与える影響を、主にマウス子宮株細胞とヒト血管内皮細胞HUVECを用いて、解析していく予定である。
具体的には、足場のパラメーターとして、硬さと形状と足場の構成因子を振る。細胞への影響として、分化状態/増殖率/アクチンファイバー形成の変化を測定し、細胞播種前後に足場への影響として、ゲル内ファイバー構造/蛍光物質の透過性を測定する。研究がまとまり次第、論文投稿を目指す。
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