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Development of a microfluidic biochip for hepatic induced pluripotent stem cell differentiation

Research Project

Project/Area Number 16F16715
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Research Field Nano/Microsystems
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

酒井 康行  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (00235128)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) LEREAU-BERNIER MYRIAM  東京大学, 生産技術研究所, 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2016-07-27 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
KeywordsiPS細胞 / 肝細胞 / マイクロバイオリアクター / 三次元培養 / 灌流培養 / 成熟化 / ヒトiPS細胞 / hepatic differentiation / iver-on-chip / drug screening
Outline of Annual Research Achievements

iPS細胞等の幹細胞から成熟の肝細胞を得るためには,培養下で発生過程を模したシグナルを逐次的に与えることで,成熟肝細胞へと変化させる手法が研究されているが,依然として完全に成熟レベルの高い機能を持った状態までの分化誘導は不可能である.更なる成熟化のために,マイクロ流体デバイス技術の利用が期待されている.受入研究者が共同研究者と共に開発してきたマイクロバイオリアクターでのヒトiPS細胞からの高度な肝細胞誘導を最終目的として研究を進めた.
まず,分化ステップ3までをペトリディッシュで行い,その後,バイオリアクターに播種して更なる成熟化を意図した.しかしながら,細胞回収時の障害が予想以上に大きく,結果的にリアクター内での成熟化は達成できなかった.そこで,途中段階での細胞回収を行わず,始めから最後までマイクロバイオリアクター内で分化誘導することを試みた。しかしながら,ステップ3および4での分化誘導が極めて不安定で,実験ごとの再現性も極めて不十分であった.一方,以上の検討から,細胞の回収・マイクロバイオリアクターへの再播種においては,細胞数を増やすこと,再播種後の静置培養時間を長めに取ること,その後の培養液灌流速度を低めに設定すること,などが重要であると推察された.
その後,当該研究は別の研究者によって引き継がれており,現在では,マイクロバイオリアクター内での分化誘導が安定的に達成できるまでにはなっている.今後,他細胞やマトリックス物質の添加等を行い,適切な流量で灌流培養を行うことで,ペトリディッシュに比べてより高い成熟化を達成可能であると期待して,鋭意研究を進めている.

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 2 results)

  • [Int'l Joint Research] Compiegne Technological University/Paul Brousse Hospital(France)

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] Compiegne Technological University/Paul Brousse Hospital(France)

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Hepatic Differentiation of Human Induced Pluripotent Stem Cells in Microfluidic Bioreactor: A New Tool for Translational Research2017

    • Author(s)
      Myriam Lereau-Bernier, Bertrand-David Segard, Yannick Tauran, Mathieu Danoy, Keiichi Kimura, Marie Shinohara, Yasuyuki Sakai, Eric Leclerc
    • Organizer
      細胞アッセイシンポジウム2017
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      2017-01-31
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Hepatic Differentiation of Human Induced Pluripotent Stem Cells in Microfluidic Bioreactor: A New Tool for Translational Research2017

    • Author(s)
      Myriam Lereau-Bernier, Bertrand-David Segard, Yannick Tauran, Mathieu Danoy, Keiichi Kimura, Marie Shinohara, Yasuyuki Sakai, Eric Leclerc
    • Organizer
      細胞アッセイ研究会シンポジウム
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Hepatic Differentiation of Human iPS Cells in a Microfluidic Bioreactor: A New Tool for Translational Research2017

    • Author(s)
      Myriam Lereau-Bernier, Mathieu Danoy, Marie Shinohara, Yasuyuki Sakai, Eric Leclerc
    • Organizer
      第24回肝細胞研究会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Tissue engineering-based approaches to physiological-relevant cell-based assays2017

    • Author(s)
      Yasuyuki Sakai
    • Organizer
      The 3rd International Conference on Toxicity Testing Alternative & Translational Toxicology
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 創薬応用を目指した肝細胞組織工学2017

    • Author(s)
      酒井康行
    • Organizer
      第69回日本生物工学会大会シンポジウム
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Hepatic Differentiation of Human Induced Pluripotent Stem Cells in Microfluidic Bioreactor2016

    • Author(s)
      Myriam Lereau-Bernier, Bertrand-David Segard, Yannick Tauran, Mathieu Danoy, Keiichi Kimura, Marie Shinohara, Yasuyuki Sakai, Eric Leclerc
    • Organizer
      -Laboratory for Integrated Micro-Mechatronic Systems (LiMMS) workshop
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      2016-12-12
    • Related Report
      2016 Annual Research Report

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Published: 2016-07-28   Modified: 2024-03-26  

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