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A01

ECMが作り出す力学場によって駆動するイモリ腱再生
Mechanical Roles of ECM Dynamics in Newt Tendon Regeneration

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前田 英次郎 (名古屋大学 工学研究科, 准教授) 

Eijiro Maeda (Nagoya Univ.)

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ヒトをはじめ哺乳類動物はほとんどの組織を再生することはできない.コラーゲンの繊維が束になった,スバゲッティの束のようなシンプルな構造の腱でも,マウスでは損傷が生じると修復が行われるものの,出来上がるのは本来の組織とは構造も強度も劣った,いわゆる瘢痕(はんこん)組織である.ところが我々は,イモリは切断された腱を幼弱な組織で接続したのち,徐々に組織構造と力学的機能を健常腱レベルに回復することで腱を完全に再生することを見出した(doi.org/10.1002/jor.25705).そこで本研究課題ではイモリの再生腱を構成する細胞外マトリクス(ECM)が作り出す力学場が腱再生において細胞をどのように制御するのかを解明することを目的とし,イモリの組織再生現象をヒトで実現するために一歩でも近づくことを目指す.我々がイベリアトゲイモリをモデル動物として開発した後趾屈筋腱完全切断モデルを用いて,①切断された腱の再生部に作用する力学負荷を変化させると腱再生にどのような影響を及ぼすか,②切断された腱を修復する組織で細胞はECMからどのような力を受けるのか,③腱再生過程で細胞はECMにどのように力を発揮するのか,について研究を行う.

Mammals, including humans, have very limited regeneration capacity of tissues and organs. Even tissues with a simple structure, like tendon mainly consisting of bundles of collagen fibres, end up with scar tissue formation once injured, which possess significantly lower strength compared to healthy tendons. Surprisingly, we have recently discovered that tendon in newt can regenerate its structure and functions completely following a complete transection (doi.org/10.1002/jor.25705); a loose collagenous tissue firstly connects tendon stubs and gradually regain the structure and functions of normal tendons. Therefore, in this project, we aimed to clarify how mechanical environment generated by ECM components of regenerated tendon regulate the functions of cells within the tissue toward complete regeneration. With our original experimental tendon transection model using Iberian ribbed newts, we will investigate 1) how the alteration of extrinsic mechanical loading affect tendon regeneration, 2) what types of mechanical signals cells within regenerated tissue receive from tissue ECM components during regeneration process, and 3) how these cells generate apply mechanical force to the ECM of regenerated tendon.

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