細胞界面のナノ構造制御による機能性ハイブリッド組織の創製

• Project Area: Molecular Soft-Interface Science
• Project/Area Number: 21106514
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 松崎 典弥 大阪大学, 工学研究科, 助教 (00419467)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000); Fiscal Year 2010: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2009: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
• Keywords: 表面・界面 / バイオマテリアル / 組織工学 / 再生医療 / 細胞操作

Research Abstract

本年度は、マイクロセンサー粒子を配置したハイブリッド血管組織モデルの構築とシグナル伝達解析を目的とした。血管壁は、血管内皮細胞が産出した一酸化窒素(NO)を平滑筋細胞が受け取ることで弛緩し、血圧が下がる。そのため、内皮細胞からのNOの産生と血管の弛緩を評価することは、降圧剤や心筋梗塞などの治療薬の開発に重要であるが、これまでは動物実験でしか評価ができなかった。本研究では、生体外で動物実験と同様にNOの産出量と拡散距離を評価できるハイブリッド血管組織の構築を目的とした。粒径1.6μmのメソポーラスシリカにNO感受性の蛍光プローブ、DAF-2を担持させることで、センサー粒子を作製した。細胞積層法により血管モデル構造を作製する際に各層にセンサー粒子を吸着させることで、ハイブリッド血管モデルを構築した。NO産生を促進するホルモン剤であるブラジキニンを加えた後の各層におけるセンサー粒子の蛍光強度を共焦点レーザー顕微鏡で三次元的に解析した結果、NO分子が60μm拡散していることを見出した。この拡散距離は、これまでの動物実験と同等であり、生体外の組織モデルで初めて動物実験と同様の評価が可能であることを明らかにした。
以上より、本年度も極めて順調に計画を推進することができた。本研究の成果より、細胞界面を制御して得られたハイブリッド組織が医療・創薬分野に有効であることを証明することが可能であり、幅広い応用が期待される。

Research Products

• [Journal Article] Morphological and Histological Evaluations of 3D-Layered Blood Vessel Constructs Prepared by Hierarchical Cell Manipulation Technique (2011)
  • Author(s): M.Matsusaki, K.Kadowaki, E.Adachi, T.Sakura, U.Yokoyama, Y.Ishikawa, M.Akashi
  • Journal Title: J.Biomater.Sci.: Polymer Edn. Volume: (Published online)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Anisotropic mechanical properties of collagen hydrogels induced by uniaxial-flow for ocular applications (2011)
  • Author(s): Y.Tanaka, A.Kubota, M.Matsusaki, T.Duncan, Y.Hatakeyama, K.Fukuyama, A.J.Quantock, M.Yamato, M.Akashi K.Nishida
  • Journal Title: J.Biomater.Sci.: Polymer Edn. Volume: (Published online)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Three-dimensional Constructs Induce High Cellular Activity : Structural Stability and the Specific Production of Proteins and Cytokines (2010)
  • Author(s): K.Kadowaki, M.Matsusaki, M.Akashi
  • Journal Title: Biochem.Biophys.Res.Commun. Volume: 402 Pages: 153-157
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Preparation of Reduction-Sensitive Nanogels with a Large Swelling Capacity by a Surfactant-Free Semi-Precipitation Method (2010)
  • Author(s): A.Nishiguchi, H.Yoshida, M.Matsusaki, M.Akashi
  • Journal Title: Chem.Lett. Volume: 39 Pages: 1184-1185
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 技術融合により達成される組織工学 (2010)
  • Author(s): 松崎典弥
  • Journal Title: バイオマテリアル-生体材料- Volume: 28 Pages: 199-200
  • NAID: 10026496266
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Control of cell surface and functions by layer-by-layer nanofilms (2010)
  • Author(s): Koji Kadowaki, Michiya Matsusaki, Mitsuru Akashi
  • Journal Title: Langmuir (Published online)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Protein nanoarrays on a highly-oriented lamellar surface (2010)
  • Author(s): Michiya Matsusaki, Masaaki Omichi, Koji Kadowaki, Bong Hoon Kim, Sung Ouk Kim, Ikuro Maruyama, Mitsuru Akashi
  • Journal Title: Chemical Communication 46 Pages: 1911-1913
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 細胞の界面制御による積層化組織の創製 (2009)
  • Author(s): 松崎典弥、明石満
  • Journal Title: 表面科学 ソフトナノテクノロジー部会特集 30(4) Pages: 194-197
• [Presentation] Development of 3D-Layered Tissues by Control of Cellular Interfaces (2010)
  • Author(s): 松崎典弥、門脇功治、明石満
  • Organizer: Pacifichem 2010
  • Place of Presentation: Convention center 325B (Hawaii)
  • Year and Date: 2010-12-16
• [Presentation] 細胞積層技術による三次元生体組織モデルの開発 (2010)
  • Author(s): 松崎典弥
  • Organizer: 第159回横浜市立大学医学会講演会
  • Place of Presentation: 横浜市立大学医学部基礎研究棟4階B441号室(横浜)(招待)
  • Year and Date: 2010-12-13
• [Presentation] Nano/Meso-level Design of Biomaterials for Regenerative Medical Innovation (2010)
  • Author(s): 松崎典弥
  • Organizer: The 60th iCeMS seminar
  • Place of Presentation: 京都大学アイセムス本館セミナー室A207(京都)(招待)
  • Year and Date: 2010-10-27
• [Presentation] 細胞界面のナノ構造制御による機能性積層化組織の構築 (2010)
  • Author(s): 松崎典弥、門脇功治、明石満
  • Organizer: 第59回高分子討論会
  • Place of Presentation: 北大高等教育機能開発総合センター(北海道)
  • Year and Date: 2010-09-16
• [Presentation] ナノレベルでの材料設計と再生医療への応用 (2010)
  • Author(s): 松崎典弥
  • Organizer: 第3回再生医療サポートビジネス懇話会
  • Place of Presentation: KRP 4号館2階Room1(京都)(招待)
  • Year and Date: 2010-08-20
• [Presentation] 一酸化窒素を高感度に検出する交互積層センサー粒子の調製と血管モデルの評価 (2010)
  • Author(s): 松崎典弥、雨森涼香、明石満
  • Organizer: 第59回高分子年次大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜)
  • Year and Date: 2010-05-27
• [Presentation] 細胞表面へのナノ細胞外マトリックス形成による三次元積層組織の生体外構築 (2010)
  • Author(s): 松崎典弥、門脇功治、坂上佳代、明石満
  • Organizer: 日本組織培養学会第83回大会
  • Place of Presentation: 岡山大学創立五十周年記念館ホール(岡山)(招待)
  • Year and Date: 2010-05-21
• [Presentation] 【招待】タンパク質と細胞の積層による生体類似組織の構築 (2010)
  • Author(s): 松崎典弥
  • Organizer: 第268回触媒化学研究センター談話会
  • Place of Presentation: 北海道大学創成科学研究棟(札幌)
  • Year and Date: 2010-02-10
• [Presentation] 【招待】インクジェット法による細胞積層技術と組織チップの開発 (2010)
  • Author(s): 松崎典弥
  • Organizer: R&D支援センター講習会「インクジェット技術バイオ分野への応用とビジネスチャンス」
  • Place of Presentation: TIME24ビル(東京)
  • Year and Date: 2010-01-29
• [Presentation] 【招待】細胞の階層構造体の構築と再生医療への応用 (2010)
  • Author(s): 松崎典弥
  • Organizer: 第5回LSWシンポジウム
  • Place of Presentation: 北海道大学百年記念会館(札幌)
  • Year and Date: 2010-01-08
• [Presentation] Development of 3D-Cellular Multilayers as a Tissue Analogue by Layer-by-Layer Technique (2010)
  • Author(s): 松崎典弥、門脇功治、明石満
  • Organizer: NanoBio conference 2010, Zurich
  • Place of Presentation: ETH, Zurich (Switzerland)
• [Presentation] Fabrication of Tissue Chip by Layer-by-Layer Printing (2010)
  • Author(s): 松崎典弥、門脇功治、坂上佳代、明石満
  • Organizer: SFB 2010 annual meeting
  • Place of Presentation: Washington state convention center (Seattle, USA)
• [Presentation] ナノ薄膜を用いた細胞界面の制御による三次元積層組織の構築 (2009)
  • Author(s): 松崎典弥・門脇功治・明石満
  • Organizer: 第19回MRS学術シンポジウム
  • Place of Presentation: 波止場会館(横浜)
  • Year and Date: 2009-12-07
• [Presentation] 【招待】細胞を重ねる-化学・材料系の立場から- (2009)
  • Author(s): 松崎典弥
  • Organizer: 第3回ナノ理工学情報交流会
  • Place of Presentation: 大阪大学基礎工学研究科(大阪)
  • Year and Date: 2009-11-27
• [Presentation] 細胞積層技術による血管モデル組織の構築 (2009)
  • Author(s): 門脇功治・松崎典弥・明石満
  • Organizer: 第31回日本バイオマテリアル学会大会
  • Place of Presentation: 京都テルサ(京都)
  • Year and Date: 2009-11-17
• [Presentation] 【招待】ナノ薄膜による細胞界面の制御と三次元組織の構築 (2009)
  • Author(s): 松崎典弥
  • Organizer: ゲルワークショップ イン 熊本
  • Place of Presentation: 法華クラブ熊本(熊本)
  • Year and Date: 2009-09-19
• [Presentation] 交互積層法を利用した細胞の積層化と三次元組織モデルへの応用 (2009)
  • Author(s): 松崎典弥・門脇功治・明石満
  • Organizer: 第58回高分子討論会
  • Place of Presentation: 熊本大学(熊本)
  • Year and Date: 2009-09-18
• [Presentation] 細胞界面へ形成した交互積層ナノ薄膜の細胞機能への影響の検討 (2009)
  • Author(s): 門脇功治・松崎典弥・明石満
  • Organizer: 第58回高分子討論会
  • Place of Presentation: 熊本大学(熊本)
  • Year and Date: 2009-09-17
• [Presentation] 細胞積層技術による積層化筋芽組織の構築 (2009)
  • Author(s): 門脇功治・松崎典弥・明石満
  • Organizer: 日本バイオマテリアル学会第4回関西若手研究発表会
  • Place of Presentation: 大阪大学銀杏会館(大阪)
  • Year and Date: 2009-08-07
• [Presentation] Building up layered tissues by layer-by-layer cell assembly (2009)
  • Author(s): Michiya Matsusaki, Koji Kadowaki, Mitsuru Akashi
  • Organizer: SFB2009 Annual Meeting
  • Place of Presentation: Grand Hyatt San Antonio(米国、サンアントニオ)
• [Patent(Industrial Property Rights)] 細胞の三次元構造体、及び、これを製造する方法 (2010)
  • Inventor(s): 明石満・松崎典弥・佐倉武司
  • Industrial Property Rights Holder: 国立大学法人大阪大学・住友ベークライト株式会社
  • Industrial Property Number: 2010-252514
  • Filing Date: 2010-11-11
• [Patent(Industrial Property Rights)] 腫瘍組織モデルの製造方法 (2010)
  • Inventor(s): 明石満・松崎典弥・宮園浩平・狩野光伸・細谷仁美・片岡一則・オラシオアマデオカブラルロレンゾ・伊地知秀明
  • Industrial Property Rights Holder: 独立行政法人科学技術振興機構
  • Industrial Property Number: 2010-138465
  • Filing Date: 2010-06-17
• [Patent(Industrial Property Rights)] 三次元細胞培養体の生体シグナルの検出方法及び検出キット (2009)
  • Inventor(s): 松崎典弥・明石満・岡野和宣
  • Industrial Property Rights Holder: 独立行政法人科学技術振興機構
  • Filing Date: 2009-11-10
  • Overseas