複数組織の異種界面接合の科学的理解と運動器モデルの生体外構築

臓器・器官は複数組織の集合体であり、異種類の組織が界面で接合し、全体として機能を発現している。運動器は、筋や腱、血管、脂肪、間接、骨などの集合体であり、骨や軟骨、筋、腱など、各組織の構築と機能はこれまで報告されてきたが、これらを異種界面で接合し、機能する運動器として構築した研究は少なく、骨－筋、骨－腱など報告例はわずかしかない。申請者は、人工腱統合バイオプリント法を考案した。これにより、様々なファイバー組織を人工腱に結合することで異種組織を安定に接合することが可能になる。本年度は以下の研究を実施した。「TIP法による運動器モデルの構築」：本年度は、運動器モデルとして、筋、脂肪ファーバーが、腱に固定された「筋－脂肪－腱」の構築に取り組んだ。運動器モデルの構築は、組織学的評価や蛍光免疫染色による共焦点レーザー顕微鏡観察、走査型・透過型電子顕微鏡観察、引張弾性率評価などにより多角的に解析した。筋ファイバーの分化誘導中に一部のファイバーの脱離が起こる課題があったが、ファイバーの太さを制御することで解決することができた。以上より、筋肉－脂肪－腱組織の構築を確認した。「ナノ薄膜コーティングによる組織界面接合の促進」：運動器モデルの組織接合を促進するため、組織表面を交互積層法によりECMナノ薄膜でコーティングした。筋と脂肪ファイバーの接合界面はラミニン－IV型コラーゲンの基底膜ナノ薄膜でコーティングした。薄膜形成は細胞毒性を示さず、1週間程度界面接合を維持できることが共焦点レーザー顕微鏡観察により確認された。また、より長期的な接合界面の維持を目的として様々なナノ薄膜を検討した結果、ある組み合わせのナノ薄膜で数週間以上界面構造を維持できることを見出した。以上より、本年度は予定通り研究を進めることができた。

臓器・器官は複数組織の集合体であり、異種類の組織が界面で接合し、全体として機能を発現している。運動器は、筋や腱、血管、脂肪、間接、骨などの集合体であり、骨や軟骨、筋、腱など、各組織の構築と機能はこれまで報告されてきたが、これらを異種界面で接合し、機能する運動器として構築した研究は少なく、骨－筋、骨－腱など報告例はわずかしかない。申請者は、人工腱統合バイオプリント法を考案した。これにより、様々なファイバー組織を人工腱に結合することで異種組織を安定に接合することが可能になる。本年度は以下の研究を実施した。「TIP法による運動器モデルの構築」：本年度は、運動器モデルとして、筋、脂肪ファーバーが、腱に固定された「筋－脂肪－腱」の構築に取り組んだ。運動器モデルの構築は、組織学的評価や蛍光免疫染色による共焦点レーザー顕微鏡観察、走査型・透過型電子顕微鏡観察、引張弾性率評価などにより多角的に解析した。筋ファイバーの分化誘導中に一部のファイバーの脱離が起こる課題があったが、ファイバーの太さを制御することで解決することができた。以上より、筋肉－脂肪－腱組織の構築を確認した。「ナノ薄膜コーティングによる組織界面接合の促進」：運動器モデルの組織接合を促進するため、組織表面を交互積層法によりECMナノ薄膜でコーティングした。筋と脂肪ファイバーの接合界面はラミニン－IV型コラーゲンの基底膜ナノ薄膜でコーティングした。薄膜形成は細胞毒性を示さず、1週間程度界面接合を維持できることが共焦点レーザー顕微鏡観察により確認された。また、より長期的な接合界面の維持を目的として様々なナノ薄膜を検討した結果、ある組み合わせのナノ薄膜で数週間以上界面構造を維持できることを見出した。以上より、本年度は予定通り研究を進めることができた。