動静脈及び毛細血管を有する皮膚モデルの構築

本研究は、創薬及び再生医療分野での応用に向け、灌流可能な動静脈及び毛細血管網を有する三次元皮膚モデルの構築を目的とする。本年度は、動静脈及び毛細血管の構築にあたって重要となる「血管内壁の内皮細胞による被覆状態」をモニタリングする機能の研究開発を実施した。モニタリングにあたっては、血管内皮細胞の平面培養系で実績のある経内皮電気抵抗(transendothelial electrical resistance: TEER)測定系をシステムに組み込むこととした。TEERを利用することで、非侵襲かつリアルタイムに血管内壁の状態を測定することが可能となる。しかしながら、これまで3次元(管状)の血管構造においてTEERを測定することは困難であった。この理由は、TEERを精密に測定するためには、電極を血管構造の内部に設置する必要があるが、血管に電極を挿入する際に血管内皮細胞層を破壊してしまうからである。そこで、本研究においては血管構造を構築する際に同時に電極を導入する方式を考案した。本方式では、シリンジ針先端に電極線を接着した状態で、コラーゲンゲル中からシリンジ針を引き抜き、空洞の流路を形成するとともに、電極を空洞の流路内に設置する。その後、血管内皮細胞を空洞の流路に播種することによって血管構造を構築する。本方式で作成した血管構造は、顕微鏡観察及び蛍光免疫染色によって、血管内皮細胞によって被覆されていることが観察された。さらに、3次元の血管構造のTEER測定にも成功した。また、TEER値は、灌流を行うことによって上昇することが示唆された。3次元でのTEER測定は世界初の成果であるとともに、本システムを用いることで、皮膚モデルなどの組織への血管構築にあたって有用なモニタリングシステムとしての発展が期待できる。

本研究は、創薬及び再生医療分野での応用に向け、灌流可能な動静脈及び毛細血管網を有する三次元皮膚モデルの構築を目的とする。本年度は、動静脈及び毛細血管の構築にあたって重要となる「血管内壁の内皮細胞による被覆状態」をモニタリングする機能の研究開発を実施した。モニタリングにあたっては、血管内皮細胞の平面培養系で実績のある経内皮電気抵抗(transendothelial electrical resistance: TEER)測定系をシステムに組み込むこととした。TEERを利用することで、非侵襲かつリアルタイムに血管内壁の状態を測定することが可能となる。しかしながら、これまで3次元(管状)の血管構造においてTEERを測定することは困難であった。この理由は、TEERを精密に測定するためには、電極を血管構造の内部に設置する必要があるが、血管に電極を挿入する際に血管内皮細胞層を破壊してしまうからである。そこで、本研究においては血管構造を構築する際に同時に電極を導入する方式を考案した。本方式では、シリンジ針先端に電極線を接着した状態で、コラーゲンゲル中からシリンジ針を引き抜き、空洞の流路を形成するとともに、電極を空洞の流路内に設置する。その後、血管内皮細胞を空洞の流路に播種することによって血管構造を構築する。本方式で作成した血管構造は、顕微鏡観察及び蛍光免疫染色によって、血管内皮細胞によって被覆されていることが観察された。さらに、3次元の血管構造のTEER測定にも成功した。また、TEER値は、灌流を行うことによって上昇することが示唆された。3次元でのTEER測定は世界初の成果であるとともに、本システムを用いることで、皮膚モデルなどの組織への血管構築にあたって有用なモニタリングシステムとしての発展が期待できる。