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Establishment of in vivo tissue engineering technology using mechanical manipulation based on cell cross-linked hydrogels

Research Project

Project/Area Number 23K25215
Project/Area Number (Other) 22H03961 (2022-2023)
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeMulti-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023)
Section一般
Review Section Basic Section 90120:Biomaterials-related
Research InstitutionKonan University

Principal Investigator

NAGAHAMA KOJI  甲南大学, フロンティアサイエンス学部, 教授 (00551847)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 小野寺 智洋  北海道大学, 医学研究院, 准教授 (70547174)
Project Period (FY) 2024-04-01 – 2025-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2022: ¥8,320,000 (Direct Cost: ¥6,400,000、Indirect Cost: ¥1,920,000)
Keywords細胞架橋ゲル / 組織工学 / メカノバイオロジー / 足場材料 / ハイドロゲル / 骨格筋 / 再生医療 / バイオマテリアル / インジェクタブルゲル / 間葉系幹細胞 / エクソソーム / 細胞移植 / 生体直交型反応
Outline of Research at the Start

本研究期間では、細胞架橋ゲルが高い組織再生を示す組織の全容を把握する。また、細胞架橋ゲルが示す高い組織再生促進効果の作用メカニズムを分子、細胞レベルで解明し、エビデンスがある再生医療技術にする。これらの知見に基づき、細胞架橋ゲルの高分子部分および細胞のアジド化部分の分子設計を最適化し、さらなる高い組織再生効率を達成する。

Outline of Final Research Achievements

We have developed an in vivo tissue engineering technology that utilizes biological mechanical stimulation using cell cross-linked gel. Specifically, using skeletal muscle as a model, we created a muscle satellite cell crosslinked gel and elucidated the entire mechanism at the molecular, cellular, and tissue levels, including where cells perceive mechanical stimuli generated in skeletal muscle and how they convert them into a biochemical response. Furthermore, we demonstrated that cell-crosslinked gel technology has a higher tissue regeneration effect than conventional cell-encapsulated gel technology for myocardium and cartilage. In addition, by improving the molecular design of the polymers that make up the cell cross-linked gel, we have optimized the cell cross-linked gel technology to provide the maximum regeneration effect. We have presented these results at domestic and international conferences and in international academic papers.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ハイドロゲルを足場として細胞を移植する従来法が抱える問題を、本提案の技術により解決することが可能であることを示すことができたため、本研究の成果として組織工学分野に新技術「生体の力学刺激を活用するin vivo組織工学技術」を提供することができ、本技術を再生医療の基礎・応用研究に提供することで、再生医療の進展や実現に貢献する。

Report

(4 results)
  • 2024 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • Research Products

    (31 results)

All 2025 2024 2023 2022 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 1 results) Presentation (22 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Remarks (5 results)

  • [Journal Article] Tendon Tissue Regeneration With Cell Orientation Using an Injectable Alginate-Cell Cross-linked Gel2025

    • Author(s)
      Jun Yamaguchi, Kentaro Homan, Tomohiro Onodera, Masatake Matsuoka, Shoutaro Arakawa, Natsumi Ueda, Nana Kawate, Takayuki Nonoyama, Yoshinori Katsuyama, Koji Nagahama, Mitsuru Saito, Norimasa Iwasaki
    • Journal Title

      The American Journal of Sports Medicine

      Volume: - Issue: 6 Pages: 1336-1346

    • DOI

      10.1177/03635465251325498

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 細胞架橋ゲルの開発および再生医療応用2023

    • Author(s)
      上田菜摘美、長濱宏治
    • Journal Title

      バイオマテリアル-生体材料-

      Volume: 41 Pages: 244-245

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    • Author(s)
      T. Katayama, S.Tanaka, T. Tsuruoka, K. Nagahama
    • Journal Title

      ACS Appl. Mater. Interfaces

      Volume: 14,30 Issue: 30 Pages: 34443-34454

    • DOI

      10.1021/acsami.2c08677

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    • Author(s)
      Natsumi Ueda, Shiho Sawada, Fumiya Yuasa, Karen Kato, Koji Nagahama
    • Journal Title

      ACS Applied Materials & Interfaces

      Volume: 14 Issue: 47 Pages: 52618-52633

    • DOI

      10.1021/acsami.2c12918

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      Natsumi Ueda, Shiho Sawada, Fumiya Yuasa, Karen Kato, Koji Nagahama
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      第44回日本バイオマテリアル学会大会
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Published: 2022-04-19   Modified: 2026-01-16  

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