分解を自在に制御可能な刺激応答性分解ゲルによる三次元細胞組織体の構築

本研究では、再生医療において渇望されている三次元細胞組織体の構築に関する基礎研究を目的に設定した。研究代表者の松崎は、細胞が増殖する三次元足場材料の分解性を自在に制御することで、三次元組織体の独創的構築法を考案した。前年度は、ジスルフィド結合で架橋されたハイドロゲルを用いて三次元培養後、還元剤によりゲルのみを分解することで、細胞と細胞外マトリックスのみから構成されるセンチメートルオーダーの三次元組織体の構築を達成した。本年度は、細胞増殖因子を用いた組織化の最適化について検討し、また、配向三次元組織の構築を検討した。テンプレートゲルでの三次元培養時に、線維芽細胞の増殖を促進する塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)やコラーゲン産生を促進するアスコルビン酸を培地に添加した。その結果、bFGFを添加すると細胞がゲル内部まで侵入し、より短期間で直径1cm、厚さ2mmの組織体が得られた。また、アスコルビン酸を添加することでコラーゲン産生量が増加し、安定な組織が得られることが分かった。さらに、筋組織のような配向三次元組織体の構築を目的とし、シリカクロスをテンプレートとした配向多孔空間を有するテンプレートゲルを作製した。このゲルをテンプレートとして細胞を三次元培養し、システインの添加によりゲルを分解したところ、細胞が配向した三次元組織体が得られた。細胞の配向が制御された三次元組織体の構築は世界で初めての成果である。以上より、当該目標であった三次元組織体の構築が達成されただけでなく、配向組織体の構築にも成功し、当初の計画をはるかに超えた研究成果を得ることができた。

本研究では、再生医療において渇望されている三次元細胞組織体の構築に関する基礎研究を目的に設定した。研究代表者の松崎は、細胞が増殖する三次元足場材料の分解性を自在に制御することで、三次元組織体の独創的構築法を考案した。前年度は、ジスルフィド結合で架橋されたハイドロゲルを用いて三次元培養後、還元剤によりゲルのみを分解することで、細胞と細胞外マトリックスのみから構成されるセンチメートルオーダーの三次元組織体の構築を達成した。本年度は、細胞増殖因子を用いた組織化の最適化について検討し、また、配向三次元組織の構築を検討した。テンプレートゲルでの三次元培養時に、線維芽細胞の増殖を促進する塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)やコラーゲン産生を促進するアスコルビン酸を培地に添加した。その結果、bFGFを添加すると細胞がゲル内部まで侵入し、より短期間で直径1cm、厚さ2mmの組織体が得られた。また、アスコルビン酸を添加することでコラーゲン産生量が増加し、安定な組織が得られることが分かった。さらに、筋組織のような配向三次元組織体の構築を目的とし、シリカクロスをテンプレートとした配向多孔空間を有するテンプレートゲルを作製した。このゲルをテンプレートとして細胞を三次元培養し、システインの添加によりゲルを分解したところ、細胞が配向した三次元組織体が得られた。細胞の配向が制御された三次元組織体の構築は世界で初めての成果である。以上より、当該目標であった三次元組織体の構築が達成されただけでなく、配向組織体の構築にも成功し、当初の計画をはるかに超えた研究成果を得ることができた。