本研究は、新しい皮膚チップモデルの開発を目的とし、表皮幹細胞に対する力学的環境の役割を理解する。これにより、培養や加齢によって生じる表皮幹細胞集団の不均一性や機能を回復させ、皮膚老化の新たな標的因子を同定する。
目的1：ヒト初代ケラチノサイトを用いた皮膚モデルの開発
我々は、皮膚の複数の層を模倣する層状ゲル構造でケラチノサイトを使用する新しい皮膚チップモデルの開発を目的に培養条件の検討を行った。佐田は、力学的環境の不均一性を誘導する足場条件下で、ヒト初代ケラチノサイトを播種し、高カルシウムおよび気相液相界面培養により分化・重層化を誘導したが、in vivoのヒト皮膚で見られるような表皮幹細胞の不均一性は誘導されなかった。Youngは、ケラチノサイトの細胞株であるHaCaTを用い、培養条件の検討を行うとともに、皮膚チップモデルのデザインについての議論を行った。
目的2：若齢と老齢ヒトケラチノサイトの比較解析
細胞や組織の力学的要因を制御するためには、表皮幹細胞のメカノトランスダクション機構や環境中のマトリックスリモデリング因子、ニッチからの液性因子による制御機構を理解することが必要である。佐田のRNAseqデータから、遺伝子オントロジー（GO）解析やパスウェイ解析を行い、細胞外マトリクスやメカノトランスダクションに関わる遺伝子セットを解析した。また、候補となる増殖因子の添加実験や細胞密度の検討、細胞外マトリクスの変更を行い、表皮幹細胞集団の不均一性や機能を制御する因子の絞り込みを行った。また、若齢と老齢ヒトケラチノサイトを用い、細胞密度の変化によるYAP依存的な反応性の違いを調べた。以上により老齢ケラチノサイトが若返り表現型を示す力学的条件を見出すための基盤データを得た。