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Development of a third-generation vascular permeability test device using extracellular matrix

Research Project

Project/Area Number 21K18988
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 34:Inorganic/coordination chemistry, analytical chemistry, and related fields
Research InstitutionJapan Women's University

Principal Investigator

佐藤 香枝  日本女子大学, 理学部, 教授 (40373310)

Project Period (FY) 2021-07-09 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Keywordsマイクロデバイス / 細胞外マトリックス / 血管
Outline of Research at the Start

本研究では細胞外マトリックス成分で構築した構造体を血管由来の細胞の培養容器として開発することを着想した。構造と材料の両方の制御から従来の培養では実現できなかった体内に近い培養環境を有する模擬血管デバイスの創成が期待できる。一方、複雑な構造を細胞外マトリックス成分で構築するのは困難である。高度な加工法を開発し、作製したデバイスを用いて血管透過性試験を実現することが本研究の目的である。

Outline of Annual Research Achievements

血管マイクロデバイスは臓器チップ研究の一部門を占め発展を見せている。これまでに開発されてきた臓器チップでの培養技術は3D構造と力学的刺激であり、細胞周囲の間質とのやり取りは考慮されていない。本研究では臓器チップの技術を飛躍的に向上させるために間質を模倣して細胞間隙に存在する細胞外マトリックス成分で構築した構造体を血管細胞の培養容器として開発することを着想した。一方、マイクロデバイスのような複雑な構造を細胞外マトリックス成分で構築するのは現在のところ困難で挑戦的である。高度な加工法を開発し、この新規血管デバイスを用いて、より生体環境に即した血管透過性試験を実現することが本研究の目的である。
昨年度までにゼラチンを材料とする培養デバイスの作製を試み、線維芽細胞と血管内皮細胞を共培養することで毛細血管網を構築し、さらにヒト口腔扁平上皮癌を共培養するところまで達成した。今年度は、血管に培地を流すためのデバイス構造を検討した。毛細血管より大きい150 um程度の内径の流路を血管網の中に配置し、流路の入り口にシリンジポンプと繋げるためのチューブを配管した。ポンプで送液をして、蛍光ビーズが流路を流れることを確認した。毛細血管網との接続が未達成のため、流路付近に多数の血管網が存在できるように細胞播種密度を見直している。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

昨年度からの課題である管腔内に物質を流せる血管構造の一部を達成できたので、概ね順調と評価した。

Strategy for Future Research Activity

昨年度から引き続きの課題である管腔内に物質を流せる血管構造の構築を検討する。続いて血管透過性試験を行うために、蛍光標識デキストランをトレーサーと して、血管内皮細胞からなる管空から外への漏れだしを蛍光顕微鏡で評価する。

Report

(3 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 3 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Book (1 results)

  • [Int'l Joint Research] 清華大學(その他の国・地域)

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Journal Article] Angiogenesis Evaluation Techniques Developed by Using Microfluidic Devices2023

    • Author(s)
      SATO Kae、SATO Kiichi
    • Journal Title

      BUNSEKI KAGAKU

      Volume: 72 Issue: 3 Pages: 73-78

    • DOI

      10.2116/bunsekikagaku.72.73

    • ISSN
      0525-1931
    • Year and Date
      2023-03-05
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Gelatin-based cell culture device for construction and X-ray irradiation of a three-dimensional oral cancer model2023

    • Author(s)
      Bessho Tomoka、Takagi Tomoko、Igawa Kazuyo、Sato Kae
    • Journal Title

      Analytical Sciences

      Volume: - Issue: 6 Pages: 771-778

    • DOI

      10.1007/s44211-023-00308-6

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fabrication of a Gelatin-Based Microdevice for Vascular Cell Culture2022

    • Author(s)
      Sasaki Satoko、Suzuki Tomoko、Morikawa Kyojiro、Matsusaki Michiya、Sato Kae
    • Journal Title

      Micromachines

      Volume: 14 Issue: 1 Pages: 107-107

    • DOI

      10.3390/mi14010107

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 細胞培養のためのゼラチンウェルデバイスの開発2022

    • Author(s)
      池田涼音、関根詩乃、別所朋香、大月陽香、柴田紗希、中野実紅、佐藤香枝
    • Journal Title

      分析化学

      Volume: 71 Pages: 289-296

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Control of diameter and direction of capillaries by stripe pattern of gelatin gel2023

    • Author(s)
      Nonoka Kiribayashi, Mayuki Katano, Miho Sakamaru, Mina Shingu, Yuki Takimoto, Haruka Matsukawa, Furano Mochizuki, Kae Sato
    • Organizer
      Royal Society of Chemistry-Tokyo International Conference
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ゼラチンゲル構造体による毛細血管パターニング法の開発2023

    • Author(s)
      桐林 乃々香、片野 真薫、坂丸 海帆、新宮 未奈、瀧本 夕貴、松川 晴香、望月 ふらの、佐藤香枝
    • Organizer
      化学とマイクロナノシステム学会 第47回研究会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] ゼラチン製マイクロデバイスを用いた毛細血管網および口腔がん三次元モデルの構築2022

    • Author(s)
      別所朋香,井川和代,佐藤香枝
    • Organizer
      Chem-Bio Joint Seminar 2022
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] ゼラチン製マイクロデバイスを用いた毛細血管網および口腔がん三次元モデルの構築2022

    • Author(s)
      別所朋香,井川和代,佐藤香枝
    • Organizer
      化学とマイクロ・ナノシステム学会 第46回研究会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] ゼラチンを用いた3ウェル連結型細胞培養デバイスの作製2022

    • Author(s)
      池田 涼音、関根 詩乃、別所 朋香、大月 陽香、柴田 紗希、中野 実紅、佐藤 香枝
    • Organizer
      化学とマイクロ・ナノシステム学会 第43回研究会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Book] Principles of Human Organs-on-Chips2023

    • Author(s)
      Kae Sato, Kiichi Sato
    • Total Pages
      490
    • Publisher
      Woodhead Publishing(Elsevier)
    • ISBN
      9780128236109
    • Related Report
      2022 Research-status Report

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Published: 2021-07-13   Modified: 2024-12-25  

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