分離型マイクロ化学チップを用いた血管組織の構築と回収

【マイクロ曲面上での増殖抑制の原因の特定】本年度はマイクロ化学チップ内での平滑筋細胞培養に必要な設計指針を得るため、前年度に発見された「血管平滑筋細胞の増殖が曲率半径数百umの曲面を有するマイクロ化学チップ基板上で有為に抑制される」現象について、その原因の解明に取り組んだ。まず、表面の形状、表面の粗さ、表面に付着させる細胞外マトリクスが血管平滑筋細胞の増殖に与える影響を検討し、増殖抑制の原因が接着表面の曲面構造のみに由来することを確認した。【増殖抑制のメカニズムの解明】次に、播種時に平面・曲面とも均一な密度で接着した細胞の密度が、その後マイクロ曲面上でのみ低下していくメカニズムを解明するために、経時観察と立体形状観察を行った。その結果、増殖過程で(1)血管平滑筋細胞がマイクロ曲面から逃げるように遊走する様子、(2)血管平滑筋細胞が自らの張力で自発的に接着表面から剥離している様子、が観察された。次に、様々な曲率のマイクロ曲面を持つ基板を準備し、この細胞の収縮を阻害するブレビスタチン、収縮を促進するTGF-βを投与して培養し、その立体形状を共焦点レーザー顕微鏡を用いて観察・評価した。その結果、曲率の大きな曲面ほど、また強い細胞ほど、マイクロ曲面からの脱離を促進することが明らかになった。これらの結果を基に、細胞の張力脱離モデルを作ることが出来た。この成果は、単一細胞の大きさの10倍位上のスケールであるがゆえに、従来細胞にはほとんど影響を与えることが無いと見なされてきたマイクロ曲面が、細胞が組織を形成する過程に大きな影響を与えることを示すものである。本年度の研究により、細胞とマイクロ曲面との力学的作用の存在が明らかになり、血管平滑筋細胞の増殖がマイクロ曲面上で抑制されるメカニズムが解明され、マイクロ化学チップの新しい設計指針を得ることが出来た。

【マイクロ曲面上での増殖抑制の原因の特定】本年度はマイクロ化学チップ内での平滑筋細胞培養に必要な設計指針を得るため、前年度に発見された「血管平滑筋細胞の増殖が曲率半径数百umの曲面を有するマイクロ化学チップ基板上で有為に抑制される」現象について、その原因の解明に取り組んだ。まず、表面の形状、表面の粗さ、表面に付着させる細胞外マトリクスが血管平滑筋細胞の増殖に与える影響を検討し、増殖抑制の原因が接着表面の曲面構造のみに由来することを確認した。【増殖抑制のメカニズムの解明】次に、播種時に平面・曲面とも均一な密度で接着した細胞の密度が、その後マイクロ曲面上でのみ低下していくメカニズムを解明するために、経時観察と立体形状観察を行った。その結果、増殖過程で(1)血管平滑筋細胞がマイクロ曲面から逃げるように遊走する様子、(2)血管平滑筋細胞が自らの張力で自発的に接着表面から剥離している様子、が観察された。次に、様々な曲率のマイクロ曲面を持つ基板を準備し、この細胞の収縮を阻害するブレビスタチン、収縮を促進するTGF-βを投与して培養し、その立体形状を共焦点レーザー顕微鏡を用いて観察・評価した。その結果、曲率の大きな曲面ほど、また強い細胞ほど、マイクロ曲面からの脱離を促進することが明らかになった。これらの結果を基に、細胞の張力脱離モデルを作ることが出来た。この成果は、単一細胞の大きさの10倍位上のスケールであるがゆえに、従来細胞にはほとんど影響を与えることが無いと見なされてきたマイクロ曲面が、細胞が組織を形成する過程に大きな影響を与えることを示すものである。本年度の研究により、細胞とマイクロ曲面との力学的作用の存在が明らかになり、血管平滑筋細胞の増殖がマイクロ曲面上で抑制されるメカニズムが解明され、マイクロ化学チップの新しい設計指針を得ることが出来た。