| Project/Area Number |
22K19926
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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 90:Biomedical engineering and related fields
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
KAWAZOE Naoki 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 高分子・バイオ材料研究センター, 主席研究員 (90314848)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
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| Keywords | 1型糖尿病 / 膵島 / 膵β細胞 / マイクロウェル / 複合多孔質足場材料 / インスリン分泌 / 膵性糖尿病 / マイクロパターン / 複合足場材料 |
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| Outline of Research at the Start |
膵性糖尿病は、膵島内のインスリンを産生する膵β細胞が損なわれることによって発症し、根本的な治療方法は膵島移植しかない。しかし、ドナーから採取した膵島は生体内と同様のスフェロイド構造を保つことは困難で、搬送および培養の過程でスフェロイド構造が崩壊したり、細胞が壊死したりする。その結果、膵島の機能が極端に低下してしまうという問題が生じる。本研究では、膵島本来の構造の保持を可能にしている生体内環境に倣い、膵島本来の機能を保持しながら三次元培養が可能な複合足場材料を開発する。
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| Outline of Final Research Achievements |
Despite the transplantation of pancreatic beta cells making progress in diabetic treatment, enhancement of insulin secretion from pancreatic beta cells remains a challenge. In the present study, gelatin-based porous microwell scaffolds were prepared for three-dimensional culture of pancreatic beta cells to promote their aggregation and insulin secretion functions. The microwell structure was fabricated on a biodegradable poly(lactic-co-glycolic acid) mesh by the ice particulate template method. The dimension of microwells were controlled by that of ice particulates. The microwells had a concave morphology surrounded by innumerable dense ultra-small pores. RIN-5F cells (a pancreatic beta cell line) cultured in the porous microwell scaffolds had high viability and formed botryoidal aggregates. Moreover, insulin secretion from RIN-5F cells was enhanced by culturing in the porous microwell scaffolds.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究では、ゼラチン多孔質材料の外表面に形成させたマイクロウェル内に膵β細胞の集合体を形成させること、細胞集合体のインスリン分泌を促進させることに成功した。原料にゼラチンを用いることで、細胞集合体に過度の機械的ストレスを与えずに、その構造と機能を保持できると考えられる。生体内で膵島の構造と機能を保持する本質的な因子を抽出し、それらを足場材料の設計に反映させた点に本研究成果の学術的意義がある。1967年に膵島分離法と膵島移植が報告されて以来、世界中で膵島移植が行われている。将来、本マイクロウェル多孔質足場材料を用いた革新的な糖尿病治療が実現することが期待され、本研究成果の社会的意義は大きい。
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