| Project Area | Science for virtual human development: Organ(s)-on-a-chips reveal systemic metabolic networks |
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| Project/Area Number |
20H05744
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (II)
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
Fukuda Junji 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (80431675)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西川 昌輝 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (40843149)
大久保 佑亮 国立医薬品食品衛生研究所, 毒性部, 主任研究官 (80596247)
遠山 周吾 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (90528192)
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| Project Period (FY) |
2020-10-02 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥46,410,000 (Direct Cost: ¥35,700,000、Indirect Cost: ¥10,710,000)
Fiscal Year 2022: ¥15,860,000 (Direct Cost: ¥12,200,000、Indirect Cost: ¥3,660,000)
Fiscal Year 2021: ¥14,950,000 (Direct Cost: ¥11,500,000、Indirect Cost: ¥3,450,000)
Fiscal Year 2020: ¥15,600,000 (Direct Cost: ¥12,000,000、Indirect Cost: ¥3,600,000)
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| Keywords | オルガノイド / Body on a chip / Organs on a chip / 微細加工 / オルガノイド培養 / 毛包オルガノイド / 肝臓 / 小腸 / 細胞組織工学 / マイクロデバイス / 三次元培養 / ヒトiPS細胞 / 増殖培養 / 分化誘導 / 成熟化 / ティッシュエンジニアリング / 組織培養 / チップデバイス |
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| Outline of Research at the Start |
本研究領域は、人体を臓器・組織・細胞が複雑に相互作用するネットワークシステムと捉え、個別臓器とそれらがリンクした複数臓器による培養実験系、および全体を接続する数理モデルにより構成される。この中で、本計画研究では、細胞のオルガノイド形成を用いて、高い生理学性を備えた個別臓器オルガノイドをチップ上に構築する。特に、薬物などの暴露・吸収に関わる臓器(小腸、皮膚、肺など)を層状オルガノイドとして、代謝や体内動態に関与する臓器(肝、腎など)および暴露され障害等が生じる臓器(心、神経など)を球状オルガノイドとして構築する。そして動物実験や臨床データと比較し高度な生理学性を備えたモデルを構築する。
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| Outline of Final Research Achievements |
The purpose of this research group was to integrate engineering and medical/biological approaches to construct individual organoids on a chip with the necessary functions. We established a luminescence monitoring system using signal reporter human iPS cells, construction of mature cardiac organoids and their firing point control technology by localized electrical stimulation. We also established a polysaccharide-based ultra-high-density culture technology for iPS cells and a culture system using doughnut-shaped culture vessels and oxygen-permeable polymethylpentene culture vessels. By combining these elemental technologies, we established an organoid culture method that can be mounted on chip devices.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
当該研究領域の大きな目標は、バーチャル生体構築であり、科学的・社会的に意義の特に高い飲合せによる薬効・副作用を解明する「薬物相互作用と個別化」、恒常性維持と破綻に直結する「代謝変動と炎症」の定量的理解につながるものである。当該研究計画では、そのための個別臓器オルガノイドを構築した。各オルガノイドの構築により生体内において発生期にどのように各臓器組織が形作られているかの理解が深まり、その成果は学術的に大きな意義があるものと自負している。
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