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Development of Scaffold-Free Biomimetic Three-Dimensional Muscle Tissue for Treatment of Volumetric Muscle Loss

Research Project

Project/Area Number 21K09766
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 56070:Plastic and reconstructive surgery-related
Research InstitutionOkayama University

Principal Investigator

Kitaguchi Yohei  岡山大学, 大学病院, 助教 (40897188)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 森脇 健司  弘前大学, 理工学研究科, 准教授 (50707213)
岩井 良輔  岡山理科大学, フロンティア理工学研究所, 講師 (60611481)
太田 智之  岡山大学, 大学病院, 助教 (90869140)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
KeywordsVolumetric Muscle loss / 筋容積損失 / 筋肉再生医療 / 組織工学 / 再生医療 / 自己凝集 / 三次元培養 / 自己凝集化 / スキャフォールドフリー / 筋再生 / 培養筋組織
Outline of Research at the Start

けがや手術などで筋肉が大きな損傷を受けた場合、うまく再生が行われず筋力の低下を起こし、日常生活への支障を生じる場合があります。この問題を解決するために培養した筋肉細胞を損傷した筋肉に移植する試みがなされています。しかし大きくて形のある培養組織を作るためには足場素材と呼ばれる人工物が必要で、これは移植後に異物反応を引き起こし体にうまくなじまない可能性が心配されています。私たちは足場素材を使わずに大きな培養組織を作成する技術の研究を行っており、この技術を用いて異物を含まない培養筋肉を作り出し動物の筋肉損傷した部分へ移植することで有用性を確かめるのがこの研究の目的になります。

Outline of Final Research Achievements

In this study, we aimed to restore muscle loss caused by trauma or tumor resection by generating cultured muscle tissue using myoblasts. These cultured muscles were transplanted into muscle-deficient mice for evaluation. The cultured muscle was created without the use of scaffold materials by employing a special culture dish coating and silicone control material, leveraging the cells' inherent property to aggregate and form clumps. Upon transplantation into mice, the cells successfully filled the muscle defects but did not restore muscle strength. Although the scaffold-free tissue formation method shows potential for various applications, further innovations in cell selection or transplantation techniques are necessary for efficient muscle strength recovery.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

従来三次元培養組織は足場素材を用いる場合が多く移植の際には足場素材に起因する異物反応などに配慮する必要があった。足場素材を用いない場合形状の制御が困難であり、単層の細胞シートや小球状のスフェアを形成するにとどまっていた。本研究で開発した培養組織の形成法は種々の細胞に対して応用可能であり、足場素材を用いないという特性から異物反応の心配なく組織再生を促す手法として発展が期待される。また本研究で作製した培養筋組織の移植は筋力の回復にまでは至らなかったが、これは筋芽細胞株単体での組織再生の限界を示唆している可能性があり、今後の筋再生医療発展の礎になることが期待される。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2023 2022

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Fabrication of shape-designable cartilage from human induced pluripotent stem cell-derived chondroprogenitors using a cell self-aggregation technique2023

    • Author(s)
      Tomoyuki Ota, Tomoka Takao, Ryosuke Iwai, Takeshi Moriwaki, Yohei Kitaguchi, Yuki Fujisawa, Daisuke Yamada, Yoshihiro Kimata and Takeshi Takarada
    • Journal Title

      Biomedical Materials

      Volume: 18 Issue: 6 Pages: 1-14

    • DOI

      10.1088/1748-605x/ad02d1

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fabrication of scaffold-free mesenchyme tissue bands by cell self-aggregation technique for potential use in tissue regeneration2022

    • Author(s)
      Ota Tomoyuki、Iwai Ryosuke、Kitaguchi Yohei、Takarada Takeshi、Kimata Yoshihiro
    • Journal Title

      Biomedical Materials

      Volume: 17 Issue: 6 Pages: 065021-065021

    • DOI

      10.1088/1748-605x/ac9c7f

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 無糖培地による培養軟骨移植時の内軟骨性骨化抑制法の開発2023

    • Author(s)
      北口陽平、太田智之、高尾知佳、岩井良輔、山田大祐、大曽根達則、木股敬裕、宝田剛志
    • Organizer
      第66回日本形成外科学会総会・学術集会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 無糖培地を利用した内軟骨性骨化抑制法の開発2023

    • Author(s)
      北口陽平、太田智之、高尾知佳、岩井良輔、藤澤祐樹、山田大祐、大曽根達則、木股敬裕、宝田剛志
    • Organizer
      第35回日本軟骨代謝学会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 形成外科領域への応用を目指したスキャフォールドフリー三次元培養軟骨の開発2022

    • Author(s)
      太田智之、高尾知佳、岩井良輔、山田大祐、北口陽平、木股敬裕、宝田剛志
    • Organizer
      第34回日本軟骨代謝学会
    • Related Report
      2022 Research-status Report 2021 Research-status Report
  • [Presentation] 自己凝集化技術を応用した形状型スキャフォールドフリー三次元培養軟骨の開発2022

    • Author(s)
      太田智之、高尾知佳、岩井良輔、山田大祐、北口陽平、森脇健司、中村正裕、大曽根達則、木股敬裕、宝田剛志
    • Organizer
      第31回日本形成外科学会基礎学術集会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Preparation of scaffold-free tissue-engineered 3D cartilage construct for application in facial plastic surgery2022

    • Author(s)
      Tomoyuki Ota, Tomoka Takao, Daisuke Yamada, Ryosuke Iwai, Takeshi Moriwaki, Yohei Kitaguchi, Yoshihiro Kimata, Takeshi Takarada
    • Organizer
      Plastic Surgery the Meeting
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 形成外科領域における細胞自己凝集化技術を用いたスキャフォールドフリー三次元軟骨培養法の開発2022

    • Author(s)
      北口陽平、太田智之、高尾知佳、岩井良輔、山田大祐、藤原祐樹、大曽根達則、森脇健司、中村正裕、木股敬裕、宝田剛志
    • Organizer
      第31回日本形成外科学会基礎学術集会
    • Related Report
      2022 Research-status Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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