2020 Fiscal Year Annual Research Report
軟骨遺伝子転写応答のin-situフィードバックによる最適力学負荷システムの開発
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18H01398
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
山本 浩司 同志社大学, 生命医科学部, 教授 (70536565)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森田 有亮 同志社大学, 生命医科学部, 教授 (80368141)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 培養軟骨 / 再生医療 / in-situフィードバック / 遺伝子転写応答 / 力学刺激 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では力学刺激を利用した軟骨培養において，力学刺激に対する軟骨細胞のCol2a1転写応答をin situでモニタリングし，力学刺激量を制御するシステムを構築した．前年度までに力学刺激に対する遺伝子転写応答領域の確定，および培養領域内におけるCol2a1遺伝子発現量の増加を目指したin-situフィードバック制御のアルゴリズムを確立した．最終年となる本年度はその有用性の検討を目的とし，引張刺激により種々のひずみが不均一に発生する力学場内で細胞培養を行い，in-situフィードバックによるCol2a1遺伝子発現量の変化を評価した．実験では不均質組織を想定し，軟骨細胞の基質産生を促す数%から十数%の引張ひずみが不均一に形成されるシリコンシート形状を有限要素解析を用いて決定した．また，シート両端の単軸引張に伴いシート内に生じるひずみ場のパターンが変化するため，変位と各ひずみが生じる位置および形状の関係を解析した．遺伝子の転写やレポーター蛍光タンパク質の発現までの時間を考慮して，引張刺激は２４時間ごとに変化させ，約１週間の培養後にリアルタイムPCRによってCol2a1の発現量を評価した結果，無刺激群に対して有意な増加を示すという結果を得たため，装置作製を含め三次元培養へ拡張した．刺激の効果を検証する実験においては，培養期間を通して一定の刺激をフィードフォワードに細胞に負荷し，実験者に依存したパラメトリックスタディを行うことが多いが，本システムを用いることで組織内の細胞応答に応じて刺激を最適化できる可能性が示された．本技術を応用することで，複雑な欠損形状部位への培養軟骨移植において，効率的に移植片全体の基質産生量の増加を達成したり，あるいは部位特異的に細胞活性を変化させるなど，テーラーメイド組織培養の一助になると期待できる．
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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