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Elucidating the effects of the spatial location and density of cancer cells within the extracellular matrix on cell behavior and function.

Research Project

Project/Area Number 21K20512
Research Category

Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section 0403:Biomedical engineering and related fields
Research InstitutionTohoku University (2022)
Tokyo Medical and Dental University (2021)

Principal Investigator

Kobayashi Mako  東北大学, 工学研究科, 助教 (70908912)

Project Period (FY) 2021-08-30 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Keywords細胞外マトリクス / がん / 脱細胞化組織 / 3Dバイオプリンティング / サポートバス / 脱細胞化生体組織
Outline of Research at the Start

がんの浸潤・転移の機序解明にあたって、近年、がん細胞の浸潤・転移しやすい環境であるがん微小環境を生体外で3D構築する研究が進められている。3Dのがん微小環境を構築するためには、生体組織に近い構成成分を有する細胞外マトリクス中でがん細胞を培養し、その挙動を変化させる要素を探索する必要がある。本研究では、細胞外マトリクス内のがん細胞の空間的位置や密度の観点から、がん微小環境の形成を明らかにすることを目的として、生体組織由来の細胞外マトリクスである脱細胞化組織由来ヒドロゲル中に3Dバイオプリンターを用いて様々な配置・密度条件でがん細胞を播種し、細胞形態や増殖・浸潤への影響を評価する。

Outline of Final Research Achievements

This study was conducted based on the idea that if we could provide an extracellular matrix environment that is more similar to living tissue for cancer cells, it would be possible to mimic a cancer microenvironment. To explore to realize the development of in-vivo like 3D cancer model, the objective of this study was to evaluate the 3D placed-cancer cells behavior within the decellularized tissue derived hydrogels (dECM hydrogels), an extracellular matrix derived from living tissue. It was suggested that different decellularization methods and tissues could produce dECM hydrogels with various properties, and that these could affect the proliferation and progression of cancer cells. In addition, we investigated the conditions for 3D bioprinting of cell-containing dECM hydrogels and explored the elements necessary for designing 3D cancer tissue models using dECM.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

現在、がんは日本人の死因第1位である。しかしながら、がんの浸潤・転移の機序については未解明な点が多く、治療法確立に至っていない。本研究により、生体組織由来の細胞外マトリクスである脱細胞化組織由来ゲルががん細胞挙動に与える影響や3Dバイオプリンティングでの3D構造体の作製条件についての検討が進み、3Dがん組織モデルを構築するために必要な要素を提案することができた。また、本研究成果で得られた知見は、がん微小環境の構築に関与するがん細胞挙動の解明につながり、がんの浸潤・転移の機序解明や治療法開発の一助になることが期待できる。

Report

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

    (11 results)

All 2023 2022 2021

All Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 1 results)

  • [Presentation] Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogel (FRESH) 3D bioprinting using Decellularized Extracellular Matrix (dECM) powder based bio-ink.2023

    • Author(s)
      Lucas COLLET, Mako Kobayashi, Masaya Yamamoto
    • Organizer
      TOHOKU University 2022-2023 FALL Semester JYPE & COLABS
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Factors contributing to the functionality of decellularized tissues.2023

    • Author(s)
      Mako Kobayashi
    • Organizer
      JSPS-NRF Bilateral Program Mini-Symposium on Advanced Biomaterials for Tissue Engineering, and Tissue Synthesis and Manipulation
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 脱細胞化脳・胎盤由来 マトリクス結合型ナノベシクル(MBV)の 抽出と神経機能修復への効果検討2023

    • Author(s)
      小林真子, 石田直樹, 橋本良秀, 根岸淳, 佐々木善浩, 秋吉一成, 山本雅哉, 木村剛, 岸田晶夫
    • Organizer
      第35回代用臓器・再生医学研究会総会 日本バイオマテリアル学会北海道ブロック第7回研究会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 種々の脱細胞化組織由来マトリクス結合型ナノベシクルの評価2022

    • Author(s)
      小林真子, 橋本良秀, 根岸淳, 嵯峨秀樹, 佐々木善浩, 秋吉一成, 木村剛, 岸田晶夫
    • Organizer
      令和3年度生体医歯工学共同研究拠点成果報告会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report 2021 Research-status Report
  • [Presentation] The effects of matrix-bound nanovesicles (MBVs) derived from high-hydrostatic pressure decellularized tissues on neural regeneration.2022

    • Author(s)
      Mako Kobayashi, Naoki Ishida, Yoshihide Hashimoto, Jun Negish, Hideki Saga, Takehiro Iwanaga, Yoshihiro Sasaki, Kazunari Akiyoshi, Tsuyoshi Kimura, Akio Kishida
    • Organizer
      TERMIS AP 2022
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 高静水圧法により作製した脱細胞化組織由来マトリクス結合型ナノベシクル(MBVs)の神経再生への機能評価2022

    • Author(s)
      小林真子, 石田直樹, 橋本良秀, 根岸淳, 嵯峨秀樹, 佐々木善浩, 秋吉一成, 木村剛, 岸田晶夫
    • Organizer
      第9回日本細胞外小胞学会学術集会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] The effect of decellularized tissue-derived hydrogels on cancer cell behavior.2022

    • Author(s)
      Mako Kobayashi, Tsuyoshi Kimura, Akio Kishida, Masaya Yamamoto
    • Organizer
      The 7th International Symposium on Biomedical Engineering (ISBE2022)
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 種々の脱細胞化組織由来マトリクス結合型ナノベシクル(MBV)の神経再生への効果2022

    • Author(s)
      小林真子, 石田直樹, 橋本良秀, 根岸淳, 嵯峨秀樹, 佐々木善浩, 秋吉一成, 山本雅哉, 木村剛, 岸田晶夫
    • Organizer
      第12回DDS再生医療研究会・第14回多血小板血漿(PRP)療法研究会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 高静水圧法により作製した種々の脱細胞化組織由来マトリクス結合型ナノベシクルの評価2021

    • Author(s)
      小林真子, 石田直樹, 橋本良秀, 根岸淳, 嵯峨秀樹, 佐々木善浩, 秋吉一成, 木村剛, 岸田晶夫
    • Organizer
      第8回日本細胞外小胞学会学術集会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Extraction of matrix-bound nanovesicles (MBVs) from high-hydrostatic pressure decellularized tissue and evaluation on vascular endothelial cells2021

    • Author(s)
      Mako Kobayashi, Naoki Ishida, Yoshihide Hashimoto, Jun Negishi, Hideki Saga, Yoshihiro Sasaki, Kazunari Akiyoshi, Tsuyoshi Kimura, Akio Kishida
    • Organizer
      TERMIS-2021(Tissue Engineering and Regenerative Medicine International Society-World Congress2021)
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The evaluation of matrix-bound nanovesicles (MBVs) derived from various high-hydrostatic pressure decellularized tissues2021

    • Author(s)
      Mako Kobayashi, Yoshihide Hashimoto, Jun Negishi, Hideki Saga, Yoshihiro Sasaki, Kazunari Akiyoshi, Tsuyoshi Kimura, Akio Kishida
    • Organizer
      第43回日本バイオマテリアル学会大会 第8回アジアバイオマテリアル学会 併催
    • Related Report
      2021 Research-status Report

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Published: 2021-10-22   Modified: 2024-01-30  

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