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Development of in vitro skeletal muscle tissue models and their application as atrophy models for drug development

Research Project

Project/Area Number 26709062
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (A)

Allocation TypePartial Multi-year Fund
Research Field Biofunction/Bioprocess
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

Shimizu Kazunori  名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (70402500)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥24,440,000 (Direct Cost: ¥18,800,000、Indirect Cost: ¥5,640,000)
Fiscal Year 2016: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2015: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000)
Fiscal Year 2014: ¥12,870,000 (Direct Cost: ¥9,900,000、Indirect Cost: ¥2,970,000)
Keywordsバイオマイクロデバイス / 骨格筋細胞 / 電気刺激 / 筋萎縮 / バイオマイクロシステム / マイクロ・ナノデバイス
Outline of Final Research Achievements

In this study, we developed cell assay technology for muscle atrophy. We developed a skeletal muscle tissue chip with a 3D muscle tissue on a microdevice and developed a muscle atrophy model by inducing atrophy to it. Specifically, we succeeded in constructing a three-dimensional tissue that contracts in response to electrical stimulation using mouse and human skeletal muscle cells. We found that the muscle atrophy-related genes were highly expressed and their contractile power significantly decreased by adding the compound to the culture medium of those tissues. Furthermore, we showed that the developed muscle atrophy model was capable of searching for substances that suppress the decrease in contractile force.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

超高齢化社会では筋萎縮やそれに続く筋収縮力低下が社会問題になると予想され、それらを予防・改善する新薬の開発が求められている。従来は筋萎縮モデルとして後肢懸垂マウス (尾を糸で釣り上げたままにし、前肢だけで生活させるようにしたマウス) が頻用されるが、種差などからモデルとして不十分であり、動物愛護の観点からも、これに替わる新たなモデルの開発が必要である。それに対し、本研究では培養筋細胞を用いて、筋萎縮モデルを構築し、スループット性高く、抗筋萎縮薬の探索に活用可能な技術を構築した。

Report

(5 results)
  • 2017 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (28 results)

All 2018 2017 2016 2015 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (25 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 12 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Three-Dimensional Culture Model of Skeletal Muscle Tissue with Atrophy Induced by Dexamethasone2017

    • Author(s)
      Shimizu Kazunori、Genma Riho、Gotou Yuuki、Nagasaka Sumire、Honda Hiroyuki
    • Journal Title

      Bioengineering

      Volume: 4 Issue: 2 Pages: 56-56

    • DOI

      10.3390/bioengineering4020056

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      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 骨格筋組織培養用マイクロ流体チップの開発2016

    • Author(s)
      清水一憲
    • Journal Title

      バイオサイエンスとインダストリー

      Volume: 74 Pages: 224-225

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      Shimizu, K., Genma, R., Goto, Y., Nagasaka, S., Honda, H.
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      Biofabrication 2017
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    • Author(s)
      清水一憲
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      Kazunori Shimizu
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  • [Presentation] マイクロ・ナノ技術を利用した細胞培養法の開発と応用2017

    • Author(s)
      清水一憲
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      Kazunori Shimizu
    • Organizer
      Young Asian Biological Engineers' Community (YABEC 2017)
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      清水一憲、本多裕之
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      長坂すみれ、清水一憲、弦間里歩、後藤友規、本多裕之
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      弦間里歩、清水一憲、後藤友規、本多裕之
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      Symposium on New Technology for Cell-based Drug Assay
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  • [Presentation] 三次元筋組織を用いたオンチップ筋萎縮モデルの開発2017

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      清水 一憲、弦間里歩、後藤友規、本多裕之
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      名古屋大学 予防早期医療創成センター 第6回ワークショップ
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      第2回豊田理研特定課題研究 講演会
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      みのお山荘 風の杜
    • Year and Date
      2016-01-05
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      清水一憲
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  • [Presentation] 骨格筋細胞・組織のオンチップ培養技術の開発と応用2016

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      清水一憲、本多裕之
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      化学工学会第48回秋季大会
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  • [Presentation] 筋収縮力測定マイクロデバイスの開発と筋萎縮モデルへの応用2016

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      弦間里歩、清水一憲、後藤友規、本多裕之
    • Organizer
      第68回日本生物工学会大会
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  • [Presentation] 医薬品開発への応用を目指した骨格筋細胞の培養・評価技術の開発2016

    • Author(s)
      清水一憲
    • Organizer
      第51回東海化学工業会賞記念講演会
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    • Invited
  • [Presentation] In vitro tissue models using microscale technologies for drug development2016

    • Author(s)
      Kazunori Shimizu
    • Organizer
      1st KIChE-SCEJ joint symposium, 2016 KIChE Autumn meeting
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Magnetic Force-based Cellular Micropatterning for Analysis of Cell-cell Interactions2015

    • Author(s)
      Yamamoto, S., Shimizu, K., Okochi, M., Honda, H.
    • Organizer
      Asian Congress on Biotechnology 2015 (ACB2015)
    • Place of Presentation
      Kuala lumpur, Malaysia
    • Year and Date
      2015-11-15
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 磁気細胞パターニング法を用いた神経幹細胞と筋管細胞の相互作用解析モデルの構築2015

    • Author(s)
      山本 修平、清水 一憲、森 英樹、原 正之、本多 裕之
    • Organizer
      第67回日本生物工学会大会
    • Place of Presentation
      鹿児島城山観光ホテル
    • Year and Date
      2015-10-26
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  • [Presentation] Magnetic Micropatterning of Different Types of Cells for Analysing Their Interactions2015

    • Author(s)
      Shimizu, K., Yamamoto, S., Okochi, M., Honda, H.
    • Organizer
      BMES2015
    • Place of Presentation
      Tampa, FL, USA
    • Year and Date
      2015-10-07
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 骨格筋組織オンチップの開発2015

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      清水一憲
    • Organizer
      名古屋大学 予防早期医療創成センター 第5回ワークショップ
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      2015-08-05
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  • [Presentation] 動く微小骨格筋組織を搭載したマイクロ流体チップの開発2015

    • Author(s)
      清水 一憲、本多裕之
    • Organizer
      名古屋大学 予防早期医療創成センター 第5回ワークショップ
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      2015-08-05
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    • Invited
  • [Presentation] Analysis of Cell-Cell Interactions Using Magnetite Nanoparticles and Magnetic Force2015

    • Author(s)
      Shimizu, K., Yamamoto, S., Okochi, M., Honda, H.
    • Organizer
      7th International Symposium on Microchemistry and Microsystems
    • Place of Presentation
      Kyoto, Japan
    • Year and Date
      2015-06-08
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 磁気細胞パターニングを用いた細胞の配置制御による異種細胞間相互作用解析モデルの構築2015

    • Author(s)
      山本修平、大河内美奈、清水一憲、本多裕之
    • Organizer
      Symposium on New Technology for Cell-based Drug Assay
    • Place of Presentation
      東京大学生産技術研究所コンベンションホール
    • Year and Date
      2015-01-13
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  • [Remarks] 名古屋大学大学院工学研究科生命分子工学専攻本多研究室ホームページ

    • URL

      http://www.nubio.nagoya-u.ac.jp/proc/index.html

    • Related Report
      2017 Annual Research Report 2016 Annual Research Report

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Published: 2014-04-04   Modified: 2021-01-27  

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