2020 Fiscal Year Annual Research Report
Crosstalks between different organs cultured in OrganS on-a-chip
| Project Area | Science for virtual human development: Organ(s)-on-a-chips reveal systemic metabolic networks |
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| Project/Area Number |
20H05745
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
酒井 康行 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (00235128)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
杉浦 慎治 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 上級主任研究員 (10399496)
荒川 大 金沢大学, 薬学系, 准教授 (40709028)
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| Project Period (FY) |
2020-10-02 – 2023-03-31
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| Keywords | マイクロフィジオロジカルシステム / 小腸 / 肝臓 / 腎臓 / 臓器間相互作用 / 三次元培養 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
代表者の酒井は，分担者の杉浦・荒川および協力研究者の木村（東海大）と共同で，これまで開発したMPSデバイスを用い、種々の薬物を用いた薬物の消化管膜透過性および肝代謝について評価した。この実験を基に荒川はさらに解析を進め，腸肝MPSでこれまでに観察された薬物グルクロン酸抱合活性の変動要因として、小胞体膜に局在するトランスポーターに着目し、検討を行った。その結果、有機アニオントランスポーターが薬物のグルクロン酸抱合活性を調節することを明らかとした。一方，分担者の杉浦は，これまでに開発してきた複数臓器デバイス、圧力駆動型OrganS-on-a-chipを用いて、より多くの薬剤で臓器間相互作用を評価するための樹脂製の腸肝連結型OrganS-on-a-chipを設計し、試作した。また、腸肝連結型OrganS-on-a-chipの臓器スケーリング最適化に向け、肝臓の三次元灌流デバイスを開発し、分担者の荒川らと共に，HepG2細胞の灌流培養による肝機能を評価した。さらに酒井らは，協力研究者の木村の開発したオンチップ送液型のMPSデバイスを用い，腸管と肝細胞の共培養を実施，灌流に加えて酸素透過膜を用いるオンサイト酸素供給にて，両細胞の相互作用により薬物代謝亢進を観測した。さらに酒井らは，協力研究者の木村の開発したオンチップ送液型のMPSデバイスを用い，腸管と肝細胞の共培養を実施，灌流に加えて酸素透過膜を用いるオンサイト酸素供給にて，両細胞の相互作用により薬物代謝亢進を観測した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
コロナの影響により，デバイス部品および細胞培養用の培地や機能評価のための試薬の入手が著しく遅れ，当初計画した主要実験を後ろ倒しにせざるを得なかった．そこで，以上のような制限を受けない実施可能な範囲で，これらの主要実験に役立つような予備検討や主要実験で狙った結論に別アプローチで迫るような代替実験を実施した．
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度にも，一部ではあるが必須である輸入試薬や器具の入手困難な状況が続いていたため，2000年度の遅れを完全には取り戻せていなかったため，一部の予算を2022年度に繰り越した．この間，それらの試薬の入手は徐々に解消してきており，また国内で入手可能な代替品の使用可能性についての評価も終え，概ね使用可能との結果を得ている．最終年度のおいては，担当の学生数を増やすなどで，遅れを取り戻し，当初計画である臓器間相互作用のメカニズム解明を概要でも達成したい．
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[Journal Article] Coculture with hiPS-derived intestinal cells enhanced human hepatocyte functions in a pneumatic-pressure-driven two-organ microphysiological system2021
Author(s)
M Shinohara, H Arakawa, Y Oda, N Shiraki, S Sugiura, T Nishiuchi, T Satoh, K Iino, S Leo, Y Kato, K Araya, T Kawanishi, T Nakatsuji, M Mitsuta, K Inamura, T Goto, K Shinha, W Nihei, K Komori, M Nishikawa, S Kume, Y Kato, T Kanamori, Y Sakai, H Kimura
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Journal Title
Sci. Rep.
Volume: 11
Pages: 5437
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Multi-omics analysis of hiPSCs-derived HLCs matured on-chip revealed patterns typical of liver regeneration2021
Author(s)
Danoy M, Tauran Y, Poulain S, Jellali R, Bruce J, Leduc M, Gall M, Koui Y, Arakawa H, Gilard F, Kato Y, Kido T, Miyajima A, Sakai Y, Leclerc E
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Journal Title
Biotechnology & Bioengineering
Volume: 118
Pages: 3716-3732
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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