Development of a third-generation vascular permeability test device using extracellular matrix
| Project/Area Number |
21K18988
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 34:Inorganic/coordination chemistry, analytical chemistry, and related fields
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| Research Institution | Japan Women's University |
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Principal Investigator |
佐藤 香枝 日本女子大学, 理学部, 教授 (40373310)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| 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)
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| Keywords | マイクロデバイス / 細胞外マトリックス / 血管 |
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| 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。
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| 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、線維芽細胞と共培養することで自発的に毛細血管網を構築させるところまで達成した。今年度は、さらに口腔癌細胞と血管網との共培養を検討し、間質と血管を有するヒト口腔扁平上皮癌のミニチュア3Dモデルを作製した。
デバイスで気液界面培養を可能にするため、3つのウェルを並べ、仕切り糸で区切り、仕切り糸を外すとウェルがつながるという新しいデバイス構造を考案した。糸で仕切られた中央のウェルに細胞を播種して多層膜を形成し、糸を外すことで連結するサイドウェルから培地を供給する仕組みとした。このデバイスでヒト口腔扁平上皮癌（HSC-4）細胞、ヒト臍帯静脈内皮細胞（HUVEC）、正常ヒト皮膚線維芽細胞（NHDF）の共培養に成功し、3D癌組織を模した構造体が得られた。この3DがんモデルをX線感受性測定に供し、共焦点顕微鏡および切片走査型電子顕微鏡を用いてDNA損傷を評価した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
新たな試みである癌細胞の気液界面培養に成功したことから計画以上の進歩が見られた。一方、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を構築は達成できていないので、合わせて概ね順調と評価した。
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| 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。
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Report
(2 results)
Research Products
(9 results)
