Development of in vivo tissue engineering technology utilizing cell cross-linked hydrogel systems

利用细胞交联水凝胶系统开发体内组织工程技术

基本信息

批准号：
22H03961
负责人：
長濱宏治
金额：
$ 11.23万
依托单位：
Konan University
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 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

ヒト筋衛星細胞をアジド化マンノサミン存在下で2日間培養してアジド化筋衛星細胞を作製した後、複数のジベンゾシクロオクチン基 (DBCO) を導入した直鎖型アルギン酸とクリック架橋反応させることで筋衛星細胞ゲルを作製した。各種筋衛星細胞架橋ゲルおよびコントロールの筋衛星細胞内包ゲル（筋衛星細胞がアルギン酸が連結していない）に対して、10％のひずみが生じるように10分間だけ圧縮刺激を与えて核の形態変化を評価した結果、細胞架橋ゲル内の細胞核は大きく歪んで扁平化したが、細胞内包ゲルでは核扁平化は起こらなかったことより、細胞架橋ゲルでは与えたメカノシグナルが力学伝導体であるアルギン酸を介してゲル内の細胞に伝わり、細胞が受けたメカノシグナルがそのまま核に伝わり核が扁平化したと考えられる。骨格筋組織で発生する伸展刺激をin vitroで再現する伸展培養装置を用いて、筋衛星細胞架橋ゲルおよび内包ゲルを培養し、分化にかかる転写共役因子YAPの核内移行および筋分化について評価した。その結果、細胞架橋ゲルではYAPの核内移行が短時間で促進されたが、細胞内包ゲルではYAPの核内移行は見られなかった。以上の結果より、筋衛星細胞架橋ゲルでは、筋衛星細胞がメカノシグナルを生化学シグナルにトランスデュースするのではなく、メカノシグナルのままダイレクトに且つ素早く核に伝達することができることが分かった。大腿筋損傷マウスに筋衛星細胞架橋ゲルおよび細胞内包ゲルを投与し、筋力の変化および再建部位の組織学的評価を行った結果、細胞架橋ゲルでは元の筋力レベルまで回復が見られ、再建組織の大部分は筋線維であったが、細胞内包ゲルではほとんど筋力は回復せず、また線維化した組織が再建された。以上の動物実験はin vitro実験で得た知見と一致しており、力学刺激を活用することの意義を実証できた。

将人类肌肉卫星细胞在叠氮化甘露糖胺的存在下培养两天，以产生叠氮化的肌肉卫星细胞，然后与已与多个Dibenzococycloocclooccloclooccloocclooccloocclionclect（DBCO）（dbco）共同点击交联，以产生肌肉卫星细胞凝胶。通过压缩刺激评估了核的形态变化10分钟，以使各种肌肉卫星细胞交联的凝胶和对照肌肉卫星细胞捕获的凝胶（肌肉卫星细胞与藻酸盐无关）并评估细胞核的形态变化。细胞交联的凝胶中的细胞核显着变形并扁平，但是在细胞捕获的凝胶上没有扁平的细胞核。在这种情况下，通过机械导体藻酸盐将赋予细胞的机械信号传输到凝胶中的细胞，并且细胞接收的机械信号直接传输到细胞核，从而导致细胞核变平。使用在体外重现骨骼肌组织中产生的延伸刺激的扩展培养装置，培养了肌肉卫星细胞交联凝胶和包裹凝胶，并评估转录共价因子YAP的核易位和肌肉分化以进行分化。结果，在细胞交联的凝胶中，在短时间内促进了YAP的核易位，但是在细胞包裹的凝胶中未观察到YAP的核转运。从上述结果中可以发现，在肌肉卫星细胞交联凝胶中，而不是将机械信号转换为生化信号，而是可以直接，快速地传输到原子核作为机械信号。 The muscle satellite cell crosslinking gel and endocapsular gel were administered to mice with a thigh muscle damaged, and histological evaluation of the muscle strength changes and reconstruction sites showed that the cell crosslinking gel recovered to the original muscle strength level, and although the majority of the reconstructed tissue was muscle fibers, the endocapsular gel hardly restored muscle strength, and the fibrous tissue was重建。上述动物实验与体外实验中获得的发现一致，并且能够证明使用机械刺激的重要性。