• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

3D計測・制御プラットフォ ームによる気管支分岐形成メカニズム解析

Publicly Offered Research

Project AreaDiscovery of the logic that establishes the 3D structure of organisms
Project/Area Number 18H04765
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research InstitutionInstitute of Physical and Chemical Research (2019)
Osaka Prefecture University (2018)

Principal Investigator

萩原 将也  国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 理研白眉研究チームリーダー (00705056)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥11,440,000 (Direct Cost: ¥8,800,000、Indirect Cost: ¥2,640,000)
Fiscal Year 2019: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2018: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Keywords三次元培養 / 初期位置制御 / 大域イメージング / 分岐パターン形成 / 組織イメージング / マイクロ流体チップ / 多面観察 / 培養CUBE / 初期制御 / 3D培養制御 / 3D イメージング / 気管支分岐形成
Outline of Annual Research Achievements

組織の自律形成システムの解明を行う上で,培養環境を定量的に時空間制御し,かつ形態形成の過程を高解像に計測するin vitro 実験系は非常に重要である一方,三次元培養における場の制御と計測を同時に満たす実験系は確立されていない.そこで本研究課題においては,三次元培養空間を制御し再現性を高めた上で、㎜サイズの比較的大きなサンプルの大域高解像イメージングを行う実験系の確立を目的としている。
まず我々が構築した3次元培養Cube内において細胞初期位置を厳密に制御する手法を確立した。フォトリソグラフィで作成した微小構造物をCube内に配置し、細胞外マトリックスをCubeに注入し架橋する。その後微小構造物を取り除くことにより、細胞外マトリックスないに構造物の形状をした空隙を作成し、そこに高濃度に濃縮した細胞を詰め込むことにより、Cube内において細胞の三次元初期位置を厳密に制御することを達成した。本手法により、気管支上皮細胞を円柱状に制御してCube内において培養を複数回行うと、全ての実験において、気管支の分岐形成が円柱から90度方向に形成された。
さらに形成されたCubeを回転させ、6方向から顕微鏡でスキャンを行うことにより、数㎜単位で伸長した分岐パターン全体をイメージングすることができた。これにより分岐のパターン(方向・太さ・長さ・分岐間ピッチ)を定量的な計測を達成した。計測結果では、分岐パターンのばらつきが、初期位置を制御しないときと比較して飛躍的に低減されており、再現性の高い3次元実験系および計測系の構築を達成した。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 1 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results) Patent(Industrial Property Rights) (3 results) (of which Overseas: 1 results)

  • [Journal Article] Engineering approaches to control and design the in vitro environment towards the reconstruction of organs2020

    • Author(s)
      Hagiwara Masaya、Koh Isabel
    • Journal Title

      Development, Growth & Differentiation

      Volume: 62 Issue: 3 Pages: 158-166

    • DOI

      10.1111/dgd.12647

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] System Analysis of Multi-cellular Organization by Incorporating Control-sensing-information Technologies2020

    • Author(s)
      HAGIWARA Masaya
    • Journal Title

      Seibutsu Butsuri

      Volume: 60 Issue: 1 Pages: 019-024

    • DOI

      10.2142/biophys.60.019

    • NAID

      130007790189

    • ISSN
      0582-4052, 1347-4219
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Initial 3D Cell Cluster Control in a Hybrid Gel Cube Device for Repeatable Pattern Formations2019

    • Author(s)
      Masaya Hagiwara, Rina Nobata, Tomohiro Kawahara
    • Journal Title

      Journal of visualized Experiments

      Volume: 145 Issue: 145

    • DOI

      10.3791/59214

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] High repeatability from 3D experimental platform for quantitative analysis of cellular branch pattern2018

    • Author(s)
      Masaya Hagiwara, Rina Nobata, Tomohiro Kawahara
    • Journal Title

      Integrative Biology

      Volume: 10 Issue: 5 Pages: 306-312

    • DOI

      10.1039/c8ib00032h

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Epidermal growth factor induced macropinocytosis directs branch formation of lung epithelial cells2018

    • Author(s)
      Masaya Hagiwara, Ikuhiko Nakase
    • Journal Title

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      Volume: 507 Issue: 1-4 Pages: 297-303

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2018.11.028

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] CUBE IN A CHIP: ONE TOUCH 3D TISSUE INTEGRATION AND REMOVBAL SYSTEM FOR BODY ON A CHIP PLATFORM2019

    • Author(s)
      Masaya Hagiwara
    • Organizer
      The 23rd International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] カートリッジ式マイクロ流体チプによる Body on a Chipプラットフォーム2018

    • Author(s)
      萩原将也
    • Organizer
      化学とマイクロナノシステム学会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Cartridge type microfluidic system for Body on a Chip applications2018

    • Author(s)
      Masaya Hagiwara
    • Organizer
      5th TERMIS world congress
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 3D culture platform supplying quantitative analysis of pattern formation by controlling initial culture conditions2018

    • Author(s)
      Rina Nobata, Tomohiro Kawahara, Masaya Hagiwara
    • Organizer
      5th TERMIS world congress
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] In vitro-in silico interfaceによる気管支分岐形成 メカニズムの解析2018

    • Author(s)
      野畑李奈、川原知洋、萩原将也
    • Organizer
      第41回日本分子生物学会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 細胞培養容器、固定具、観察装置、顕微鏡および観察方法2020

    • Inventor(s)
      萩原将也
    • Industrial Property Rights Holder
      理化学研究所
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2020-083426
    • Filing Date
      2020
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 細胞培養容器及び観察用試料セル2018

    • Inventor(s)
      萩原将也、川原知洋
    • Industrial Property Rights Holder
      萩原将也、川原知洋
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Overseas
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 流体デバイス2018

    • Inventor(s)
      萩原将也
    • Industrial Property Rights Holder
      萩原将也
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2019-053203
    • Filing Date
      2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2021-01-27  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi