ナノ構造制御薄膜による血管網の構造制御と選択的回収法の創製

• Project/Area Number: 12J00622
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Biomedical engineering/Biological material science
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 西口 昭広 大阪大学, 大学院工学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2012 – 2014
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2013: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2012: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 再生医療 / 臓器モデル / 高分子薄膜 / 血管 / 腫瘍 / 組織モデル

Outline of Annual Research Achievements

特別研究員に採用され3年目となる本年度においては、これまでに確立した組織構築法を組織移植および薬剤評価モデルなどへの応用に焦点を当てて研究を行った。組織回収においては、血管網組織の基板として、刺激応答性ハイドロゲルを新たに設計した。このハイドロゲルは、システインなどの末端チオールを持つアミノ酸に反応して表面特性が動的に変化する性質を有している。そのため、このハイドロゲル上で組織を構築し、アミノ酸を添加するだけで組織回収が可能になると考えた。実際、システインを添加し培養することで三次元組織を回収することに成功した。線維芽細胞から成る組織のみならず、血管網組織や肝臓組織、さらにはiPS細胞由来の心筋細胞から成る組織の回収にも成功した。得られた結果は、国際的にも評価の高い科学雑誌に発表している(Akihiro Nishiguchi, Michiya Matsusaki, Shigeru Miyagawa, Yoshiki Sawa, Mitsuru Akashi, “Dynamic Nano-Interfaces Enable Harvesting of Functional 3D-Engineered Tissues“, Adv. Healthcare Mater, in press.)。また血管網組織の正常および疾患組織との複合化に関しては、構築した血管網を含む組織と膵臓癌および大腸癌由来の細胞を同時に培養することで、腫瘍浸潤モデルに構築に取り組んだ。さらに、イギリスのブリストル大学との共同研究で、本手法が胎盤バリアモデルを構築する手法として有用であることが示された。得られた結果は、国際的にも評価の高い科学雑誌に発表している(Daniel J. Curtis, Akihiro Nishiguchi, et al., Exp. Neurol. 261, 386-395(2014))。
この他にも本研究成果は8つの国内・国際学会にて発表されており、期待通り研究が進展していることは明らかである。

Research Progress Status

本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Secretions from placenta, after hypoxia/reoxygenation, can damage developing neurones of brain under experimental conditions. (2015)
  • Author(s): Daniel J. Curtis, Aman Sood, Tom J. Phillips, Veronica H.L. Lein ster, Akihiro Nishiguchi, Christopher Coyle, Lizeth Lacharme-Lora, Oliver Beaumont, Helena Kemp, Roberta Goodall, Leila Cornes, Michele Giugliano, Rocco Barone, Michiya Matsusaki, Mitsuru Akashi, Hiroyoshi Y. Tanaka, Mitsunobu Kano, Jennifer McGarvey, Nagaraj D. Halemani, Katja Simon, Robert Keehan, William Ind, Tracey Masters, Simon Grant, Sharan Athwal, Gavin Collett, Dionne Tannetta, Ian L. Sargent, Emma Scull-Brown, Xun. Liu, Kristian Aquilina, Nicki Cohen, Jon D.Lane, Marianne Thoresen, Jon Hanley, Andrew Randall, C. Patrick Case
  • Journal Title: Exp. Neurol. Volume: 261 Pages: 386-395
  • DOI: 10.1016/j.expneurol.2014.05.003
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 3D-fibroblast tissues constructed by a cell-coat technology enhance tight-junction formation of human colon epithelial cells. (2015)
  • Author(s): Michiya Matsusaki, Daichi Hikimoto, Akihiro Nishiguchi, Koji Kadowaki, Kayoko Ohura, Teruko Imai, Mitsuru Akashi
  • Journal Title: Biochem. Biophys. Res. Commun. Volume: 457 Issue: 3 Pages: 363-369
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2014.12.118
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cell-Cell Crosslinking by Bio-Molecular Recognition of Heparin-Based Layer-by-Layer Nanofilms (2015)
  • Author(s): Akihiro Nishiguchi, Michiya Matsusaki, Mitsuru Akashi
  • Journal Title: Macromol. Biosci Volume: 15 Issue: 3 Pages: 312-317
  • DOI: 10.1002/mabi.201400415
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dynamic Nano-Interfaces Enable Harvesting of Functional 3D-Engineered Tissues (2015)
  • Author(s): Akihiro Nishiguchi, Michiya Matsusaki, Shigeru Miyagawa, Yoshiki Sawa, Mitsuru Akashi
  • Journal Title: Adv. Healthcare Mater.
  • Description: 【掲載確定】印刷中
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 細胞外マトリックスのレイヤーバイレイヤーによる組織構築 (2015)
  • Author(s): 西口昭広, 松崎典弥, 明石満
  • Journal Title: 三次元ティッシュエンジニアリング Volume: 2 Pages: 281-291
• [Journal Article] Ultrastructure of blood and lympllatic vascular networks in three-dimensional cultured tissues fabricated by extracellular matrix nanofilm-based cell accumulation technique Microscopy (2014)
  • Author(s): Yoshiya Asano, Akihiro Nishiguchi, Michiya Matsusaki, Daisuke Okano, Erina Saito, Miitsuru Akashi, Hiroshi Shimoda
  • Journal Title: Microscopy Volume: (In press) Issue: 3 Pages: 219-226
  • DOI: 10.1093/jmicro/dfu005
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effects of angiogenic factors and 3D-microenvironments on vascularization within sandwich cultures (2014)
  • Author(s): Akihiro Nishiguchi, Michiya Matsusaki, Yoshiya Asano, Hiroshi Shimoda, Mitsuru Akashi
  • Journal Title: Biomaterials Volume: (In press) Issue: 17 Pages: 4739-4748
  • DOI: 10.1016/j.biomaterials.2014.01.079
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Layer by Layer細胞コーティング法～マテリアル技術からのアプローチ～ (2014)
  • Author(s): 西口昭広, 松崎典弥, 明石 満
  • Journal Title: バイオファブリケーション～機械で臓器を作る～ Volume: 31 Pages: 28-36
  • NAID: 120005478324
• [Journal Article] 石灰化促進のための高分子材料 (2013)
  • Author(s): 西口昭広、明石 満
  • Journal Title: 未来型人工関節を目指して―その歴史から将来展望まで― Volume: 1 Pages: 206-211
• [Journal Article] 細胞積層技術による生体外での血管モデルの構築と血管機能評価への応用 (2012)
  • Author(s): 松崎典弥, 門脇功治, 西口昭広, 明石 満
  • Journal Title: 日本生理学雑誌 Volume: 74 Pages: 250-251
  • NAID: 120005478227
  • Peer Reviewed
• [Presentation] In Vitro Tumor Invasion and Metastasis Assays Using 3D-Human Tumor Models with Blood-and-Lymph-Capillary Networks (2015)
  • Author(s): 西口昭広
  • Organizer: society For Biomaterial 2014 Annual Meeting & Exposition
  • Place of Presentation: Denver(US)
  • Year and Date: 2015-04-16
  • Description: 【発表確定】
• [Presentation] 脈管構造を有する三次元腫瘍浸潤モデルを用いたin vitro脈管侵襲性評価 (2015)
  • Author(s): 西口昭広
  • Organizer: 第14回再生医療学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2015-03-19
• [Presentation] 生分解性ゲルナノ薄膜の還元刺激に応答した動的界面構造制御による三次元組織の回収 (2014)
  • Author(s): 西口昭広
  • Organizer: 第36回日本バイオマテリアル学会大会
  • Place of Presentation: タワーホール船堀
  • Year and Date: 2014-11-17
• [Presentation] 分解性を制御した生体還元物質応答型ゲル薄膜を用いた三次元組織体の構築と回収 (2014)
  • Author(s): 西口昭広
  • Organizer: 第63回高分子討論会
  • Place of Presentation: 長崎大学
  • Year and Date: 2014-09-24
• [Presentation] 生体還元物質に応答して分解可能なゲル薄膜を用いた三次元組織体の回収 (2014)
  • Author(s): 西口昭広
  • Organizer: 関西バイオマテリアル学会若手研究会
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2014-08-05
• [Presentation] 生体還元物質に応答して分解する刺激応答性ゲル薄膜を用いた三次元組織体の新規回収法の創製 (2014)
  • Author(s): 西口昭広
  • Organizer: 第43回医用高分子
  • Place of Presentation: 産業技術総合研究所
  • Year and Date: 2014-07-28
• [Presentation] 生体の還元物質に応答して崩壊する刺激応答性ゲル薄膜の作製と三次元組織体の新規回収法の創製 (2014)
  • Author(s): 西口昭広
  • Organizer: 高分子研究発表会
  • Place of Presentation: 神戸県民会館
  • Year and Date: 2014-07-24
• [Presentation] 細胞表面への交互積層ナノ薄膜形成に基づく三次元生体組織モデルの構築と機能評価 (2014)
  • Author(s): 西口昭広
  • Organizer: 第63回高分子年次大会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会講場
  • Year and Date: 2014-05-29
• [Presentation] 毛細血管とリンパ管網を有する三次元組織モデルを用いた腫瘍浸潤および転移挙動の評価 (2014)
  • Author(s): 西口昭広
  • Organizer: 第13回再生医療学会
  • Place of Presentation: 京都国際会館
  • Year and Date: 2014-03-04
• [Presentation] 細胞集積法による血管・リンパ管網を有する三次元創傷治癒組織の構築と腫瘍浸潤・転移評価への応用 (2013)
  • Author(s): 西口昭広
  • Organizer: 第35回日本バイオマテリアル学会大会
  • Place of Presentation: タワーホール船堀
  • Year and Date: 2013-11-26
• [Presentation] 細胞集積法による毛細血管およびリンパ管網を含む三次元腫瘍浸潤・転移モデルの創製 (2013)
  • Author(s): 西口昭広
  • Organizer: 第62回高分子討論会
  • Place of Presentation: 金沢大学
  • Year and Date: 2013-09-11
• [Presentation] 細胞集積法による毛細血管およびリンパ管網を有する3次元腫瘍浸潤・転移モデルの構築と癌性腹膜炎モデルへの応用 (2013)
  • Author(s): 西口昭広
  • Organizer: 関西バイオマテリアル学会若手研究会
  • Place of Presentation: 大阪大学
  • Year and Date: 2013-08-31
• [Presentation] 細胞集積法による毛細血管網を含む三次元創傷治癒組織の構築と腫瘍浸潤モデルへの応用 (2013)
  • Author(s): 西口昭広
  • Organizer: 第42回医用高分子
  • Place of Presentation: 産業技術総合研究所
  • Year and Date: 2013-07-29
• [Presentation] 細胞集積法による毛細血管網を有する様々な三次元組織体の構築と血管網構造の制御 (2013)
  • Author(s): 西口昭広
  • Organizer: 高分子研究発表会
  • Place of Presentation: 神戸県民会館
  • Year and Date: 2013-07-14
• [Presentation] Construction of 3D-Vascularized Granulation Tissue Models by Coating of Extracellular Matrix Nanofilms on Cell Surfaces to Evaluate In Vitro Tumor Invasion Process (2013)
  • Author(s): 西口昭広
  • Organizer: 第62回高分子年次大会
  • Place of Presentation: 京都国際会館
  • Year and Date: 2013-05-29
• [Presentation] Fabdcation of Vascularized 3D-Wound Healing Fibrous Tissues and Application for In Vitro Tumor Invasion Models (2013)
  • Author(s): 西口昭広
  • Organizer: Society For Biomaterial 2013 Annual Meeting & Exposition
  • Place of Presentation: Boston (US)
  • Year and Date: 2013-04-10
• [Presentation] 単一細胞表面へのナノECM薄膜形成に基づく血管・リンパ管網導入三次元組織の構築と臓器モデルへの応用 (2012)
  • Author(s): 西口昭広
  • Organizer: 第33回日本バイオマテリアル学会大会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター(宮城県)
  • Year and Date: 2012-11-26
• [Presentation] Nanoparticle Toxicity Assay Systems Using 3D-Human Barrier Models with Blood Capillaries Fabricated by the Cell-Accumulation Technique (2012)
  • Author(s): 西口昭広
  • Organizer: Nanobio
  • Place of Presentation: シアトル(アメリカ)
  • Year and Date: 2012-07-23
• [Presentation] ナノ粒子毒性の生体外評価を可能とする三次元バリア組織モデルの創製 (2012)
  • Author(s): 西口昭広
  • Organizer: 58回高分子研究発表会
  • Place of Presentation: 神戸県民会館(兵庫県)
  • Year and Date: 2012-07-13
• [Presentation] 細胞集積法によるヒト胎盤バリアモデルの構築とナノ粒子毒性評価への応用 (2012)
  • Author(s): 西口昭広
  • Organizer: 第41回医用高分子シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京大学(東京都)
  • Year and Date: 2012-06-25
• [Presentation] 細胞集積法による毛細血管網モデルの構築とナノトキシコロジー評価への応用 (2012)
  • Author(s): 西口昭広
  • Organizer: 第11回日本再生医療学会総会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • Year and Date: 2012-06-14
• [Presentation] Rapid Fabrication of Blood-capillary Tissue Models by Controlling 3D-intercellular Adhesion Using Polymer Nanofilms (2012)
  • Author(s): 西口昭広
  • Organizer: World Biomaterials Conference
  • Place of Presentation: 成都(中国)
  • Year and Date: 2012-06-01
• [Presentation] 交互積層ナノ薄膜による毛細血管モデルの構築と毒性評価モデルへの応用 (2012)
  • Author(s): 西口昭広
  • Organizer: 第61回高分子年次大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • Year and Date: 2012-05-28
• [Remarks]
  • URL: http://www.chem.eng.osaka-u.ac.jp/~akashi-lab/company.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.chem.eng.osaka-u.ac.jp/~akashi-lab/company.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.chem.eng.osaka-u.ac.jp/~akashi-lab/company.html