力学的相互作用に基づく血管新生における細胞往復運動の動態解析

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本研究では、不均一な内皮細胞動態を伴う血管新生において、内皮細胞のマクロスコピックな動態特性および動態メカニズムを定量的に明らかにすることを目的とする。特に、細胞群の力学的相互作用が個々の細胞動態パターンに及ぼす影響を明らかにし、細胞動態メカニズムを細胞の力覚応答の観点から明らかにする。これまでに、マウス大動脈組織片を用いたin vitro血管新生モデル（大動脈リングアッセイ）において、内皮細胞が血管伸長方向に進行後、方向転換して新生血管部根元まで逆走する興味深い細胞往復運動（Uターン動態）を発見した。 ( N. Takubo, et. al.(2019))。また、前年度までに確立した細胞外基質精密成形技術を用いた培養内皮細胞のみから構成されるin vitro ２次元血管新生モデルを用いてライブイメージングを行い、他の血管細胞からの動態への影響が無い内皮細胞固有の動態を観察した。これまでに開発した自動セルトラッキングシステムを用いて内皮細胞の１細胞動態解析を行った結果、本モデルでもUターン動態を含む不均一な内皮細胞動態が観測された。また、本モデルにおいて細胞配向の解析を行った結果、細胞外基質外の内皮細胞供給源において細胞集団のマクロスコピックな流れが存在することが確認された。このことから、内皮細胞供給源には細胞流が引き起こす不均一な応力場が発生していると考えられる。さらに、血管伸長と細胞外基質外のマクロスコピックな細胞流が関係することが確認された。今年度は、前年度までに開発した精密成形技術を用いた血管新生モデルにおける血管様構造形成の再現性を高めるべく細胞培養条件検討および細胞外基質成型条件検討を行った。最適化された条件下で再現性良く形成された血管様構造および内皮細胞供給源における細胞動態解析を行い、血管伸長と内皮細胞供給源における細胞流の関係性を定量化した。