複数組織の異種界面接合の科学的理解と運動器モデルの生体外構築

科学理解多种组织的异质界面结合和肌肉骨骼器官模型的体外构建

• 批准号: 22K19918
• 负责人: 松崎 典弥
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19918/
• 关键词: 異種界面; 複合組織; 運動器; 組織工学; バイオプリント

臓器・器官は複数組織の集合体であり、異種類の組織が界面で接合し、全体として機能を発現している。運動器は、筋や腱、血管、脂肪、間接、骨などの集合体であり、骨や軟骨、筋、腱など、各組織の構築と機能はこれまで報告されてきたが、これらを異種界面で接合し、機能する運動器として構築した研究は少なく、骨－筋、骨－腱など報告例はわずかしかない。申請者は、人工腱統合バイオプリント法を考案した。これにより、様々なファイバー組織を人工腱に結合することで異種組織を安定に接合することが可能になる。本年度は以下の研究を実施した。「TIP法による運動器モデルの構築」：本年度は、運動器モデルとして、筋、脂肪ファーバーが、腱に固定された「筋－脂肪－腱」の構築に取り組んだ。運動器モデルの構築は、組織学的評価や蛍光免疫染色による共焦点レーザー顕微鏡観察、走査型・透過型電子顕微鏡観察、引張弾性率評価などにより多角的に解析した。筋ファイバーの分化誘導中に一部のファイバーの脱離が起こる課題があったが、ファイバーの太さを制御することで解決することができた。以上より、筋肉－脂肪－腱組織の構築を確認した。「ナノ薄膜コーティングによる組織界面接合の促進」：運動器モデルの組織接合を促進するため、組織表面を交互積層法によりECMナノ薄膜でコーティングした。筋と脂肪ファイバーの接合界面はラミニン－IV型コラーゲンの基底膜ナノ薄膜でコーティングした。薄膜形成は細胞毒性を示さず、1週間程度界面接合を維持できることが共焦点レーザー顕微鏡観察により確認された。また、より長期的な接合界面の維持を目的として様々なナノ薄膜を検討した結果、ある組み合わせのナノ薄膜で数週間以上界面構造を維持できることを見出した。以上より、本年度は予定通り研究を進めることができた。

器官是多种组织的集合体，不同类型的组织通过界面连接起来，作为一个整体发挥作用。运动器官是肌肉、肌腱、血管、脂肪、关节、骨骼等的集合体。骨骼、软骨、肌肉、肌腱等各组织的结构和功能迄今为止已有报道，但这些可以通过连接它们来构建功能性运动装置的研究很少，并且关于骨-肌肉、骨-肌腱等的报道也很少。申请人设计了一种人工肌腱集成生物打印方法。由此，能够将各种纤维组织与人工腱接合，从而稳定地接合异种组织。今年，我们进行了以下研究。 “使用TIP法构建肌肉骨骼模型”：今年，作为肌肉骨骼模型，我们致力于构建将肌肉和脂肪纤维固定在肌腱上的“肌肉-脂肪-肌腱”系统。从组织学评估、使用荧光免疫染色的共聚焦激光显微镜观察、扫描/透射电子显微镜和拉伸模量评估等多个角度分析肌肉骨骼器官模型的构建。在肌纤维分化诱导过程中存在一些纤维脱落的问题，但通过控制纤维的厚度解决了这个问题。由此，确认了肌肉-脂肪-肌腱组织的构建。 “通过纳米薄膜涂层促进组织界面结合”：为了促进肌肉骨骼模型中的组织结合，采用逐层方法在组织表面涂上ECM纳米薄膜。肌肉和脂肪纤维之间的连接界面上涂有一层层粘连蛋白IV型胶原基底膜纳米薄膜。通过共焦激光显微镜观察证实，薄膜形成没有表现出细胞毒性，并且界面结合可以维持一周左右。此外，为了更长时间地保持结合界面，我们对各种纳米薄膜进行了研究，结果发现，纳米薄膜的某种组合可以保持界面结构数周或更长时间。综上所述，今年我们的研究工作得以按计划进行。

项目成果

Tissue Engineering for Construction of Vascularized 3D-Tissues for Therapy and Drug Evaluation

用于构建用于治疗和药物评价的血管化 3D 组织的组织工程

• 发表时间: 2022
• 作者: Michiya Matsusaki

大阪大学大学院工学研究科 先端細胞制御化学（TOPPAN）共同研究講座

大阪大学工学研究科尖端细胞控制化学（TOPPAN）联合研究课程

Michiya Matsusaki

松崎道也

• 发表时间: 2022
• 作者: Development of Blood

Injectable Prevascularized Mature Adipose Tissues (iPAT) to Achieve Long‐Term Survival in Soft Tissue Regeneration

可注射的预血管化成熟脂肪组织 (iPAT) 可实现软组织再生的长期生存

• DOI: 10.1002/adhm.202201440
• 发表时间: 2022
• 影响因子: 10
• 作者: Louis Fiona;Sowa Yoshihiro;Irie Shinji;Higuchi Yuriko;Kitano Shiro;Mazda Osam;Matsusaki Michiya
• 通讯作者: Matsusaki Michiya

三次元培養用細胞足場材を調製するための組成物、三次元バイオプリンティングのサポーティングバス、及び三次元組織の製造方法

三维培养用细胞支架材料的制备组合物、三维生物打印用支撑浴以及三维组织的制作方法

• 发表时间: 2022