Emergent mechanical control of vascular morphogenesis

https://www.science.org/doi/full/10.1126/sciadv.adg9781

1. 本研究の学術的背景，研究課題の核心をなす学術的「問い」は？
- 血管形成は、細胞の力の発生、移動、および形状変化を調整する分子シグナルと力学的な刺激によって誘導され、発達途中の血管系を作り上げます。しかし、発生中の血管系が、効率的な血管化を実現するために自らの力学特性を活発に調節しているかどうかはまだ不明です。本研究の学術的背景や研究課題の核心となる問いは、血管系の機械的プロパティを調節するメカニズムについて調べ、新しい治療法の開発につながる血管化のメカノトランスダクションの理解を深めることである。

2. 本研究の目的及び学術的独自性と創造性は？
- 本研究では、内皮細胞と線維芽細胞を含む組織構造を開発し、血管化の力学特性を調べることを目的としている。本研究は、発展中の血管系が自身の機械的プロパティを活発に調節し、効率的な血管化を実現していることを示す初めての研究である。本研究は、従来の血管化に関する研究に新たな視点を提供し、血管化を理解するための新しい基礎となることが期待される。

3. 本研究の着想に至った経緯や、関連する国内外の研究動向と本研究の位置づけは？
- 本研究は、血管化のメカノトランスダクションの理解を深めることを目的としている。機械的特性に注目した血管形成の研究は、近年注目されている分野であり、本研究もその流れに沿ったものである。本研究では、これまでの機械的研究から単一細胞への視点を、より大きな組織構造に拡張したことが特徴であり、血管化メカノトランスダクションの新たな理解を提供する可能性がある。

4. 本研究で何をどのように、どこまで明らかにした？
- 本研究では、内皮細胞と線維芽細胞を含む組織構造における血管化の力学特性を調べ、筋緊張細胞力と細胞外マトリックスの力学的性質による血管化の力学特性の相互作用を解明した。また、線維芽細胞のメカノトランスダクションシグナル伝達にYAP1タンパク質が関与していることを明らかにした。

5. 本研究の有効性はどのように検証した？
- 本研究により血管化の力学的特性に関して新たな知見が得られ、「生物学に基づいたバイオインスパイアドな血管組織工学アプローチ」を通じて、再生医療において実用的で有用な成果が期待される。本研究によって得られた知見は、線維芽細胞と内皮細胞の相互作用についての理解を深めることもでき、血管系の病理学、生理学、または修復に関連する研究にも貢献することができる。