脳血管-神経ユニット・胎盤エクソソーム輸送系を軸とした胎盤-脳連関機構解明と応用

以脑血管神经单元和胎盘外泌体转运系统为中心的胎盘-脑联动机制的阐明及应用

基本信息

批准号：
22H02970
负责人：
立川正憲
金额：
$ 11.07万
依托单位：
The University of Tokushima
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02970/
关键词：
血液脳関門細胞外小胞脳血管-神経ユニット輸送系

项目摘要

ヒト脳血管―神経ユニットを三次元で再構築し、ヒト血液脳関門(BBB)の輸送機能を再現する評価系の確立は、脳-末梢臓器間のシグナル伝達を担うと考えられる細胞外小胞のBBB透過性及び神経細胞やグリア細胞への分布を明らかにする上で重要である。本研究では、マイクロ流体デバイス上にヒト脳血管-グリアユニットを構築し、BBB輸送機能を再現するとともに、ヒト胎盤細胞が分泌する細胞外小胞のBBB透過過程を可視化することを目的とした。これまでに構築したヒト三次元脳血管モデルについて、脳血管の構造的特徴の観点からin vivo BBB模倣性の向上を目指し、培養方法の最適化を行った。マイクロ流体デバイス上の内皮細胞以外の細胞の割合を変化させることによって、in vivo脳微小血管の直径に近づけることができた。三次元脳血管の細胞局在を解析した結果、脳血管内皮細胞の外側を沿うようにペリサイトが配置し、その周りを囲むようにアストロサイトが局在していることを明らかにし、三次元構築した脳微小血管網は、in vivo脳微小血管構造を反映することが示唆された。さらに構築した脳微小血管において、BBBにおける主要な輸送機構としてグルコース輸送を担うグルコーストランスポーター（GLUT1）の局在が認められ、D-グルコースの蛍光アナログである2-NBDGの輸送解析から、GLUT1が機能していることが示された。胎盤細胞由来の細胞外小胞の血管透過性を評価するために、ヒト脳血管-グリアユニットモデルにPKH67によって蛍光標識した細胞外小胞を灌流させた結果、細胞外小胞のBBB透過及び脳実質内への輸送をリアルタイムで可視化することができた。以上の結果から、三次元で再構築したヒト脳血管―グリアユニットモデルを用いて、細胞外小胞のBBB輸送及び脳実質細胞への取り込み輸送の評価を可能とするシステムが構築された。

Establishing an evaluation system that reconstructs human cerebrovascular and neural units in three dimensions and reproduces the transport function of the human blood-brain barrier (BBB) is important in clarifying the BBB permeability of extracellular vesicles, which are thought to be responsible for signaling between the brain and peripheral organs, and distribution to neurons and glial cells.这项研究旨在在微流体设备上构建人体脑血管膜单元，再现BBB传输功能，并可视化由人胎盘细胞分泌的细胞外囊泡的BBB渗透过程。到目前为止，已对人的三维脑血管模型进行了优化，以改善体内BBB模仿脑血管细胞的结构特征。通过改变微流体装置上非内皮细胞的比例，可以在体内接近脑微血管的直径。对三维大脑血管的细胞定位分析表明，周细胞位于大脑血管内皮细胞的外部，星形胶质细胞位于它们周围，这表明三维构建的大脑微血管网络在体内的大脑微血管微血管微血管结构中反映。此外，在构建的脑微血管中观察到了葡萄糖转运蛋白（GLUT1）的定位（GLUT1），该定位是葡萄糖转运作为BBB中的主要转运机制的，并且2-NBDG的转运分析是D-NBDG（D-NBDG的荧光类似物）的荧光类似物，表明Glut1在起作用。为了评估胎盘细胞衍生的细胞外囊泡的血管渗透性，用PKH67荧光标记的细胞外囊泡灌注了人脑血管膜单元模型，从而可以实时可视化细胞外囊泡的渗透囊泡的渗透效率，并输入大脑囊肿。基于上述结果，构建了一个系统，该系统允许评估细胞外囊泡在三维中重建的人脑脑外膜单位模型将BBB和摄取到脑实质细胞中的运输。

项目成果

期刊论文数量（6）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

ヒト血液脳関門-Blood-Brain Barrier (BBB)-を知る、創る、操る：物流システムの解明からHuman BBB on-a-Chipへの展開

了解、创建和操纵人类血脑屏障 (BBB)：从了解物流系统到开发人类 BBB 芯片

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Teruya Kenta;Oguma Ayumi;Takahashi Satoko;Watanabe-Matsui Miki;Tsuji-Kawahara Sachiyo;Miyazawa Masaaki;Doh-ura Katsumi;立川正憲
通讯作者：
立川正憲

マイクロ流体デバイスを用いた三次元血管網モデルの構築と胎盤由来細胞外小胞の動態可視化

使用微流体装置构建三维血管网络模型并可视化胎盘来源的细胞外囊泡的动力学

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
酒巻祐花;稲垣舞;佐藤桃子;中野瑛介;船本健一;立川正憲
通讯作者：
立川正憲

Placenta-derived Extracellular Vesicles: their uniqueness and characteristics of the human Blood-Brain Barrier transport

胎盘源性细胞外囊泡：其独特性和人血脑屏障运输的特征

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Teruya Kenta;Iwabuchi Sara;Watanabe Yuki;Tsuchida Rikiya;Watanabe-Matsui Miki;Konno Hiroyuki;Doh-ura Katsumi;細山　徹;Masanori Tachikawa
通讯作者：
Masanori Tachikawa

マイクロ流体デバイス上に構築した3次元ヒト脳血管網の特性解析

微流控装置上构建的 3D 人体脑血管网络的表征