本研究は、立体組織としての皮膚再生に向け、in vitro皮膚モデルの構築と、機能的評価指標の確立を目的に実施した。令和５年度は、前年度に引き続き、マイクロパターンゲルの条件検討を行い、培養条件の確立に成功した。組織学的解析、抗体を用いた増殖、分化、表皮幹細胞マーカー発現による基礎的特性の解析によって皮膚モデルの評価を行った。凹凸構造に対する不均一な表皮幹細胞集団の局在、増殖、分化のパターンを抗体染色により解析し、表皮の重層化と増殖パターンがin vitroにおいても誘導されていることを確認した。また、マイクロパターンゲルと平坦なゲルを比較し、凹凸構造の付与により厚みをもった表皮組織が形成されることを見出した。さらに、表皮幹細胞の不均一性の制御機構を解明する目的で、ニッチとしてはたらく増殖因子をヒト初代培養表皮幹細胞に添加し、分裂頻度の低い表皮幹細胞、高い表皮幹細胞で発現する遺伝子の発現や増殖・分化への影響を解析した。さらに力学的因子を介した表皮幹細胞制御のメカニズムを明らかにするため、低細胞密度でヒト初代培養表皮幹細胞を培養することでYAPの活性化を誘導し、表皮幹細胞の不均一性や増殖・分化への影響の評価を行った。以上により、表皮幹細胞の不均一性誘導を担うメカニズムの一端を解明することに成功した。
ラマン分光法を用いた皮膚モデル評価指標の確立においては、研究分担者・杉山との連携のもと、ヒト皮膚組織を用いたラマン測定を行った。ヒト皮膚組織を用いた解析を行い、凹凸構造の上下でラマンマーカースペクトルに違いがあることを主成分解析によって明らかにした。さらにと表皮幹細胞の不均一性を規定するラマンマーカースペクトル成分を同定した。