脳血管-神経ユニット・胎盤エクソソーム輸送系を軸とした胎盤-脳連関機構解明と応用

ヒト脳血管―神経ユニットを三次元で再構築し、ヒト血液脳関門(BBB)の輸送機能を再現する評価系の確立は、脳-末梢臓器間のシグナル伝達を担うと考えられる細胞外小胞のBBB透過性及び神経細胞やグリア細胞への分布を明らかにする上で重要である。本研究では、マイクロ流体デバイス上にヒト脳血管-グリアユニットを構築し、BBB輸送機能を再現するとともに、ヒト胎盤細胞が分泌する細胞外小胞のBBB透過過程を可視化することを目的とした。これまでに構築したヒト三次元脳血管モデルについて、脳血管の構造的特徴の観点からin vivo BBB模倣性の向上を目指し、培養方法の最適化を行った。マイクロ流体デバイス上の内皮細胞以外の細胞の割合を変化させることによって、in vivo脳微小血管の直径に近づけることができた。三次元脳血管の細胞局在を解析した結果、脳血管内皮細胞の外側を沿うようにペリサイトが配置し、その周りを囲むようにアストロサイトが局在していることを明らかにし、三次元構築した脳微小血管網は、in vivo脳微小血管構造を反映することが示唆された。さらに構築した脳微小血管において、BBBにおける主要な輸送機構としてグルコース輸送を担うグルコーストランスポーター（GLUT1）の局在が認められ、D-グルコースの蛍光アナログである2-NBDGの輸送解析から、GLUT1が機能していることが示された。胎盤細胞由来の細胞外小胞の血管透過性を評価するために、ヒト脳血管-グリアユニットモデルにPKH67によって蛍光標識した細胞外小胞を灌流させた結果、細胞外小胞のBBB透過及び脳実質内への輸送をリアルタイムで可視化することができた。以上の結果から、三次元で再構築したヒト脳血管―グリアユニットモデルを用いて、細胞外小胞のBBB輸送及び脳実質細胞への取り込み輸送の評価を可能とするシステムが構築された。

ヒト脳血管―神経ユニットを三次元で再構築し、ヒト血液脳関門(BBB)の輸送機能を再現する評価系の確立は、脳-末梢臓器間のシグナル伝達を担うと考えられる細胞外小胞のBBB透過性及び神経細胞やグリア細胞への分布を明らかにする上で重要である。本研究では、マイクロ流体デバイス上にヒト脳血管-グリアユニットを構築し、BBB輸送機能を再現するとともに、ヒト胎盤細胞が分泌する細胞外小胞のBBB透過過程を可視化することを目的とした。これまでに構築したヒト三次元脳血管モデルについて、脳血管の構造的特徴の観点からin vivo BBB模倣性の向上を目指し、培養方法の最適化を行った。マイクロ流体デバイス上の内皮細胞以外の細胞の割合を変化させることによって、in vivo脳微小血管の直径に近づけることができた。三次元脳血管の細胞局在を解析した結果、脳血管内皮細胞の外側を沿うようにペリサイトが配置し、その周りを囲むようにアストロサイトが局在していることを明らかにし、三次元構築した脳微小血管網は、in vivo脳微小血管構造を反映することが示唆された。さらに構築した脳微小血管において、BBBにおける主要な輸送機構としてグルコース輸送を担うグルコーストランスポーター（GLUT1）の局在が認められ、D-グルコースの蛍光アナログである2-NBDGの輸送解析から、GLUT1が機能していることが示された。胎盤細胞由来の細胞外小胞の血管透過性を評価するために、ヒト脳血管-グリアユニットモデルにPKH67によって蛍光標識した細胞外小胞を灌流させた結果、細胞外小胞のBBB透過及び脳実質内への輸送をリアルタイムで可視化することができた。以上の結果から、三次元で再構築したヒト脳血管―グリアユニットモデルを用いて、細胞外小胞のBBB輸送及び脳実質細胞への取り込み輸送の評価を可能とするシステムが構築された。