Dynamic analysis of tissue development by 3D culture platform
| Project/Area Number |
21H01299
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 20020:Robotics and intelligent system-related
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
萩原 将也 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 理研白眉研究チームリーダー (00705056)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
稲木 美紀子 大阪大学, 大学院理学研究科, 講師 (10747679)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥9,880,000 (Direct Cost: ¥7,600,000、Indirect Cost: ¥2,280,000)
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| Keywords | オルガノイド / 組織間相互作用 / 流体チップ / 培養制御 / ４Dイメージング / 体軸形成 / Gradient / 空間局在制御 / 三次元イメージング / 組織形成 / 三次元制御 / 細胞行動 / 細胞ーECM相互作用 / 細胞パターニング / 三次元培養 / ダイナミクス計測 / 4Dイメージング |
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| Outline of Research at the Start |
生物の組織形成は非常に多くの細胞が絡みあった一つのシステムであり，場に働くダイナミクスを計測することは組織形成システムを理解する上で必要不可欠である．そこで本研究では，従来直接計測が困難であった組織形成時に場に働くダイナミクスを，3次元培養実験系における制御・計測・情報技術を高度に融合することにより解析することを目的とする．当該研究者が開発した培養Cubeを基軸に，集団と細胞のマルチスケールな挙動をイメージング可能な新たな計測系を構築し，さらに三次元細胞環境を制御可能な手法を確立し，生体組織形成において細胞が従っている根底のルールを解明することを目指す．
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| Outline of Annual Research Achievements |
当該年度は、昨年度までに構築したGradient-in-CUBEシステムをさらに発展させ、CUBEを用いてモジュール化された組織をチップ内に組み合わせることにより、組織間相互作用が解析可能なプラットフォームを構築した。その第一モデルとして、脳との相互作用を再現できる新たな血液脳関門(BBB: Blood Brain Barrier)モデルの構築した。
5mm角のCUBE型フレームを作成し、内部にマトリゲルと共にヒト脳に由来するアストロサイトとペリサイトを埋め込んだ後、ヒトiPS細胞から分化させた脳血管内皮細胞をマトリゲルの表面に播種した。脳血管内皮細胞は表面張力により、マトリゲル上でシート状になり、3種の細胞を共培養することで、内皮細胞のシートの下でアストロサイト、ペリサイトが内皮細胞に向かって3次元的に伸びていくという、血液脳関門同様の形態が再現できた。作製したBBBモデルがBBBとしての機能を持っていることを立証するため、タイトジャンクション形成・トランスポーター発現・物質透過性の試験を行い、強固なバリア機能とともに、BBB主要トランスポーター発現が確認できた。
さらに本モジュールを配置したチップの下流に脳腫瘍を入れ込んだCUBEモジュールを配置することで、抗がん剤候補化合物がどの程度BBBを透過し、腫瘍細胞を攻撃することができるのかスクリーニングが可能となった。以上のように、CUBEによる組織モジュール化で組織間相互作用が解析可能なプラットフォームを構築することができた。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(36 results)
