| Project/Area Number |
21K18061
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
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| Research Institution | Osaka University (2022)
Institute of Physical and Chemical Research (2021) |
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Principal Investigator |
Takano Atsushi 大阪大学, 大学院工学研究科, 招へい研究員 (30883657)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | 培養環境制御 / 3次元培養システム / 3Dバイオプリンティング / キューブ培養器 / 細胞初期配置 / オルガノイド / 形態形成メカニズム / 初期配置制御 |
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| Outline of Research at the Start |
これまで，生体外で3次元的につくられた臓器（オルガノイド）の培養においては，ミリメートルサイズのイメージングとゲル内での制御性を同時に満たす実験系が限られ，この分野の発展を阻害していた．そこで本研究ではキューブ培養器内に細胞とハイドロゲルを3次元空間配置する制御系とそのキューブ培養器を多面撮影して3次元培養像を取得する計測系を構築する．制御により均一な条件での培養が可能になるため再現性が高く，一方で細胞の配置変更による摂動が容易となるとともに，多面観察によりオルガノイドの3次元画像を高精細に得られるため，オルガノイドの形態形成メカニズムを解明する新しい手法として期待できる．
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| Outline of Final Research Achievements |
We have developed a 3D culture platform that enables both 3D cell distribution control and 3D imaging of organoids in hydrogel, which is used to create mini-organs (organoids) that mimic cellular tissues or organs in vivo. Three-dimensional control of cell localization in hydrogel filled in a cube device, which has the ability to image cellular tissue with high resolution, improves the accuracy of cellular initial positioning. Using the developed culture system, three-dimensional cellular tissues were cultured from the cells controlled to be placed in the cube device, and three-dimensional imaging of the cellular tissues was also achieved. These results confirm that the developed culture system can contribute to the elucidation of the morphogenesis mechanism of organoids because it can analyze the arrangement conditions of cells and hydrogel as well as cellular behavior.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究課題では，3Dバイオプリンティング技術とキューブ培養器を使用した計測技術を融合させることで，3次元培養空間に対して設計自由度が高い形状に細胞を配置制御できるだけでなく，培養した細胞組織の計測も実施できる培養系の構築を達成した．これにより，適切な培養系が不足してこれまで着手困難であった，ハイドロゲル中の細胞挙動の計測，解析によるオルガノイド形態形成メカニズムの解明に取り組むことが可能になる．今後，形態形成メカニズムが解明され，細胞とハイドロゲルをどう配置するかのいわばオルガノイドの設計論に応用展開できれば，将来的に本物のようなオルガノイドを人工的に設計して作製する方法の創出が期待できる．
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