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Research and development of a multicellular spheroid formation system with controllable cell ratio

Research Project

Project/Area Number 19K12852
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 90130:Medical systems-related
Research InstitutionFukuoka Institute of Technology

Principal Investigator

Shimoto Takeshi  福岡工業大学, 情報工学部, 准教授 (40412457)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords医用ロボット / 再生医学 / スフェロイド / 細胞構造体 / 多細胞スフェロイド / 共培養 / 細胞凝集塊
Outline of Research at the Start

本研究グループでは,スフェロイドを生成するための細胞数の影響や経時的な形成特性に関する基礎研究を行い,任意の細胞数でスフェロイドを培養することができる,スフェロイド形成システムの開発を行ってきた.一方で,血管や心臓の3次元細胞構造体を作製するために必要となるスフェロイドは,異なる種類の細胞を任意の比率で混合させて作製している.そこで本研究では,開発してきたシステムを高度化させ,細胞比率のコントロール可能な多細胞スフェロイド形成システムの開発することを目的とした.再現性のある任意の細胞比率のスフェロイドの作製を実現させ,再生医療分野に関する研究サイクルの向上や移植用細胞構造体の高度化に繋げる.

Outline of Final Research Achievements

This research group has established a technology for producing a large three-dimensional cell constructed using only the cell. In the production of vascular and cardiac cell constructs, the use of the multicellular spheroids with mixture of fibroblasts and endothelial cells has been found to be effective. However, it is not easy for technicians to do this. Additionally, it is necessary to suppress variation factors that occur from human operation by using automation, improving data accuracy, and obtaining reproducible spheroids. Therefore, the aim of this study was to develop a multicellular spheroid formation system for the fabrication of cell structures for regenerative medicine. As a result of the research, it became possible to create multicellular spheroids with an arbitrary cell ratio using the developed system. Additionally, it was found that the multicellular spheroids obtained varied according to the different timing of dispensing.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

作業者の専門的な知識や技術に依存せず,コンタミネーションが発生しないクリーン環境下で,目的の細胞比率を有した多細胞スフェロイドを作製できるようになった.さらに,作業工程が異なると,多細胞スフェロイドの時間経過に伴う変化や内部の細胞の状態が異なる事を見つけることができた.これらの情報は,培養工程の自動化における作業方法の検討等に役立つと考えられる.本研究成果は,再生医療用細胞構造体の高度化および多様化に応用できるだけでなく,研究サイクルを向上させ,力学的および機能的な観点からの多細胞スフェロイドの特性の解明にも繋げられると考えられる.

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2022 2021 2020 2019 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] 再生医療用cell processingロボットを用いた多細胞スフェロイド作製過程の自動化2022

    • Author(s)
      下戸健,張秀英
    • Journal Title

      臨床バイオメカニクス

      Volume: 43

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Study on Pipetting Motion Optimization of Automatic Spheroid Culture System for Spheroid Formation2021

    • Author(s)
      Shimoto T, Teshima C, Watanabe T, Xiu-Ying Zhang, Ishikawa A, Higaki H, Nakayama K
    • Journal Title

      Journal of Robotics and Mechatronics

      Volume: 33 Issue: 1 Pages: 78-87

    • DOI

      10.20965/jrm.2021.p0078

    • NAID

      130007988364

    • ISSN
      0915-3942, 1883-8049
    • Year and Date
      2021-02-20
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 多細胞スフェロイド形成システムの開発2020

    • Author(s)
      下戸健,手嶋千尋,中山功一
    • Journal Title

      Medical Science Digest

      Volume: Vol.46(5) Pages: 286-287

    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 再生医療用cell processing ロボットを用いた多細胞スフェロイド作製過程の自動化2021

    • Author(s)
      下戸健,手嶋千尋,張秀英
    • Organizer
      日本臨床バイオメカニクス学会 第48回日本臨床バイオメカニクス学会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of the multicellular spheroids formation system for cells construct2021

    • Author(s)
      Teshima C, Shimoto T, Zhang XY
    • Organizer
      The 11th Asian-Pacific Conference on Biomechanics (AP Biomech 2021)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 多細胞スフェロイド形成システムを用いたスフェロイド作製法の検討2021

    • Author(s)
      大塩崇博,下戸健,手嶋千尋,張秀英
    • Organizer
      日本機械学会学生会 第53回卒業研究発表講演会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 多細胞スフェロイド形成システムを用いて作製したスフェロイドの内部評価2021

    • Author(s)
      青山小春,下戸健,手嶋千尋,張秀英
    • Organizer
      日本機械学会学生会 第53回卒業研究発表講演会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] スフェロイドサイズに合わせた自動スフェロイド培養システムのピペッテ ィングモーションの検討2020

    • Author(s)
      手嶋千尋,下戸健,渡部俊樹,石川篤,日垣 秀彦,中山 功一
    • Organizer
      日本機械学会 2020年度年次大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 細胞比率調節可能な多細胞スフェロイド形成システムの開発2020

    • Author(s)
      手嶋千尋,下戸健,渡部俊樹,石川篤,日垣秀彦,中山功一
    • Organizer
      日本機械学会学生会 第51回卒業研究発表講演会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Development of the Automatic Spheroid Culture System for Multicellular Spheroids2019

    • Author(s)
      Watanabe T, Shimoto T, Teshima C, Zhang XY, Kuzushima k, Ishikawa A, Higaki H, Nakayama K
    • Organizer
      The 17th International Conference on Biomedical Engineering (ICBME2019)
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 下戸研究室ホームページ

    • URL

      http://www.fit.ac.jp/~simoto

    • Related Report
      2021 Annual Research Report 2020 Research-status Report 2019 Research-status Report
  • [Remarks] 福岡工業大学研究者情報

    • URL

      https://www.fit.ac.jp/research/search/profile/id/184

    • Related Report
      2021 Annual Research Report 2020 Research-status Report 2019 Research-status Report

URL: 

Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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