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人工肝・脂肪細胞カプセルと人工小腸膜を導入した実用的オンチップ人体

Research Project

Project/Area Number 20034013
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

酒井 康行  The University of Tokyo, 生産技術研究所, 教授 (00235128)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 藤井 輝夫  東京大学, 生産技術研究所, 教授 (30251474)
Project Period (FY) 2008 – 2009
Project Status Completed (Fiscal Year 2009)
Budget Amount *help
¥7,100,000 (Direct Cost: ¥7,100,000)
Fiscal Year 2009: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000)
Fiscal Year 2008: ¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000)
Keywordsシステムオンチップ / 生物・生体工学 / マイクロ・ナノデバイス / バイオリアクター / 灌流共培養 / 代謝 / 分布 / 肝ミクロソーム / 人工肝カプセル / 人工脂肪カプセル
Research Abstract

本年度は,前年度までで作成した3コンパートメントデバイスに,標的組織細胞としてラット肺由来細胞株L-2を,代謝を司る肝組織細胞として初代培養ラット肝細胞を,脂肪組織細胞として,マウス線維芽細胞から予め分化誘導した脂肪細胞を,それぞれ導入した.全ての細胞を導入したデバイス,そのデバイスから肝細胞のみ・脂肪細胞のみ,肝細胞と脂肪細胞両方を除いたデバイスの計4種について一連の実験を行った.このデバイスに,蛍光をもつ抗がん剤の一種であるイリノテカンをモデル物質として導入した.イリノテカン原体はプロドラッグで,カルボキシルエステラーゼにより加水分解され生じるSN-38という物質が高い抗腫瘍活性を示す.一方,肝臓のチトクロームP450 3A4による特異的代謝は無毒の代謝物を生じる.デバイスにイリノテカンを導入後,72時間までの分布変化を蛍光イメージアナライザーにて画像取得解析した.一方細胞生存率については,72時間後について評価を行った.
3種の細胞を含むデバイスに50μmのイリノテカンを添加し,蛍光は脂肪組織コンパートメントに主に蓄積した.肝や肺細胞にも分布が見られたが,顕著ではなかった.72時間の灌流培養の後,標的細胞であるL-2の生存率を測定したところ,3細胞を導入したデバイスと肝細胞のみが共存する場合には毒性が検出されず,肝細胞なしのデバイスで有意な毒性が検出された.また,脂肪細胞の共存はその毒性をやや低減させた.このことは,肝細胞による代謝がイリノテカンの毒性低減へ,脂肪細胞がイリノテカンを蓄積することで,結果的に肺細胞への負荷量を低減させ毒性を低減させることを示していると考えられた.
以上,計測に制限はあるものの,本デバイスにて,肝代謝と分布の結果を考慮した最終的な毒性判定を行えることが明らかとなった.

Report

(2 results)
  • 2009 Annual Research Report
  • 2008 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2010 2009 2008

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (2 results)

  • [Journal Article] Spontaneous formation of highly functional three-dimensional multilayer from human hepatoma Hep G2 cells cultured on an oxygen-permeable polydimethylsiloxane membrane2010

    • Author(s)
      F.Evenou, T.Fujii, Y.Sakai
    • Journal Title

      Tissue Engineering Part C : Methods 16

      Pages: 311-318

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Low O2 metabolism of Hep G2 cells cultured at high cell density in a 3D microstructured scaffolds2009

    • Author(s)
      C.Provin, K.Takano, T.Yoshida, Y.Sakai, T.Fujii, R.Shirakashi
    • Journal Title

      Biomedical Microdevices 11

      Pages: 485-494

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 体内毒性試験へ向けたオンチップ小腸-肝臓由来細胞共培養システムの構築2009

    • Author(s)
      木村啓志, 中山秀謹, 山本貴富喜, 酒井康行, 藤井輝夫
    • Journal Title

      電気学会論文誌E 26

      Pages: 151-154

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Stable immobilization of rat hepatocytes as hemispheroids onto collagenconjugated polydimethylsiloxane (PDMS) surfaces : importance of direct oxygenation through PDMS for both formation and function2008

    • Author(s)
      M. Nishikawa, T. Yamamoto, N. Kojima, K. Komori, T. Fujii, and Y. Sakai
    • Journal Title

      Biotechnology and Bioengineering 99

      Pages: 1472-1481

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] An integrated microfluidic system for long-term perfusion culture and on-line monitoring of intestinal tissue models2008

    • Author(s)
      H. Kimura, T. Yamamoto, H. Sakai, Y. Sakai, T. Fujii
    • Journal Title

      Lab on-a-Chip 8

      Pages: 741-746

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A method for the design of 3D scaffolds for high-density cell attachment and determination of optimum perfusion culture conditions2008

    • Author(s)
      C. Provin, K. Takano, Y. Sakai, T. Fujii, R. Shirakashi
    • Journal Title

      Journal of Biomechanics 41

      Pages: 1436-1449

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 化学物質の効果毒性評価のための肝組織構築2010

    • Author(s)
      酒井康行, 亀田一平, 鈴木宏明, Fanny EVENOU, Morgan HAMON, 小森喜久夫, 松井等, 小島信彦, 山本尚子, 津田行子, 関島勝, 藤井輝夫, 竹内昌二
    • Organizer
      第9回再生医療学会総会
    • Place of Presentation
      広島
    • Year and Date
      2010-03-19
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 化学物質体内動態評価のための複合培養チップの開発2008

    • Author(s)
      中山秀謹、木村啓志、小森喜久夫、藤井輝夫、酒井康行
    • Organizer
      日本動物実験代替法学会第21回大会
    • Place of Presentation
      埼玉市
    • Year and Date
      2008-11-13
    • Related Report
      2008 Annual Research Report

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Published: 2008-04-01   Modified: 2018-03-28  

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