血管新生プロセスの解明と再生医療への応用

阐明血管生成过程及其在再生医学中的应用

基本信息

批准号：
10J05973
负责人：
阿部順紀
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、工学的観点から再生医療分野へ貢献するため、臓器再生の実現に向けた3次元血管新生の制御手法を見出すことである。臓器再生を実現するためには、再生組織内へ酸素や栄養分を供給する血管を形成する必要がある。特に、再生された3次元組織中に深く侵入するような3次元血管様構造(ネットワーク)を形成させる必要がある。しかしながら、血管新生の過程は非常に複雑であるため、血管新生の制御因子は未だ不明な点が多い。近年、間質流やせん断応力などの血流に起因する力学的刺激(血行力学因子)が血管新生に重要な役割を果たしていることが知られてきた。しかし、せん断応力の大きさや周波数が血管新生に及ぼす影響は報告されているが、間質流の大きさが血管新生に及ぼす影響は不明である。そこで本研究では、間質流の大きさを厳密且つ容易に調節可能なマイクロ流体デバイスを作製し、間質流の大きさが3次元血管様ネットワーク形成に及ぼす影響を調査した。マイクロ流体デバイスは、2つのマイクロ流路とその流路間にコラーゲンゲルを有する。血管内皮細胞を一方の流路に播種し、24-48時間後にコンフルエント状態に達した。その後、VEGFを含む培養液を用いて、もう一方の流路から異なる大きさの間質流を5日間負荷した。その結果、間質流負荷1日後ではコラーゲンゲル中に血管内皮細胞の発芽が形成され、発芽数が間質流の大きさに依存した。間質流負荷5日後では、管腔を有する3次元血管様ネットワークの長さや密度、管腔径が、問質流の大きさに依存することを示した。さらに、間質流の大きさのみでなくVEGF添加量が、3次元血管様ネットワークの形態変化を引き起こした。これらの結果は、3次元血管様ネットワーク形成が間質流の大きさとVEGF添加量のバランスに依存することを示す。

本研究的目的是通过发现控制三维血管生成实现器官再生的方法，从工程学角度为再生医学领域做出贡献。为了实现器官再生，需要形成向再生组织供应氧气和营养的血管。特别是需要在再生的三维组织中形成深入渗透的三维血管状结构（网络）。然而，由于血管生成过程极其复杂，血管生成的控制因素的许多方面仍不清楚。近年来，人们发现血流引起的机械刺激（血流动力学因素），如间质流动和剪切应力，在血管生成中发挥着重要作用。然而，尽管剪切应力的大小和频率对血管生成的影响已有报道，但间质流的大小对血管生成的影响尚不清楚。因此，在本研究中，我们创建了一种可以精确、轻松控制间质流大小的微流控装置，并研究了间质流大小对三维血管状网络形成的影响。该微流体装置具有两个微通道和通道之间的胶原凝胶。将血管内皮细胞接种到一个通道中并在24-48小时后达到汇合。此后，使用含有VEGF的培养液，从另一通道施加不同大小的间质流5天。结果，间质流负荷一天后，血管内皮细胞在胶原凝胶中形成芽，芽的数量取决于间质流的大小。经过 5 天的间质流加载，我们发现具有管腔的三维血管状网络的长度、密度和管腔直径取决于间质流的大小。此外，不仅是间质流量的大小，而且VEGF的添加量也引起了三维血管样网络的形态变化。这些结果表明，三维血管样网络的形成取决于间质流量的大小和VEGF添加量之间的平衡。