2022 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, 副連携研究室長 (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 | 臓器チップ / 灌流共培養 / 臓器間相互作用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒト個体応答を構成論的に再現・理解するため，杉浦が開発した圧力駆動型OrganS-on-a-chipや，研究協力者の木村啓志（東海大学）の開発したスターラー駆動型OrganS-on-a-chipを用いて，A02班の開発する薬物動態関連臓器（腸・肝・腎・心臓）モデルのうち，腸と肝および肝と腎の組み合わせについて，共培養およびそれぞれの臓器の単培養実験を行った．酒井らは，荒川と共にスターラー駆動型チップを用いてヒトiPS細胞由来腸管とキメラマウスを用いたヒト肝細胞との灌流共培養を行い，共培養による肝の薬物代謝活性の向上は，灌流に加え酸素直接供給時により顕著となることを確かめた．さらに網羅的発現データを取得・解析することで，解毒第１相のチトクロームP450活性の向上にアラキドン酸が関与していることが推察され，肝細胞へのアラキドン酸添加実験でも確認することができた．杉浦は荒川ら共に肝細胞の三次元組織の構築と三次元組織の灌流培養方法について検討した。メンブレンインサート上に肝細胞を層状に培養して培養液を灌流する方法を開発し、静置培養と比較して優位な肝機能の発現を確認した。また、この組織内に微小血管を自発形成させて培養液を灌流する方法を開発し、２週間にわたって三次元組織を培養維持できることを確認した。荒川は腎肝相互作用を探索するため、胆管結紮マウスを作成し、種々の薬物の腎臓動態の変化を調べた。その結果、抗がん薬imatinibやcisplatinの腎臓蓄積の増大が観察された。また、それに伴い複数の薬物トランスポーターの発現変動が見出された。以上の結果から、肝障害時において薬物の腎蓄積が増大し、薬物誘発腎障害の発症リスクが高まることが示唆された。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Influence of CPM-dependent sorting on the multi-omics profile of hepatocyte-like cells matured in microscale biochips2022
Author(s)
Danoy Mathieu, Poulain Stephane, Scheidecker Benedikt, Jellali Rachid, Tauran Yannick, Leduc Marjorie, Bruce Johanna, Gilard Francoise, Gakiere Bertrand, Arakawa Hiroshi, Kato Yukio, Kim Soo Hyeon, Kido Taketomo, Miyajima Atsushi, Sakai Yasuyuki, Leclerc Eric
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Journal Title
Biochemical Engineering Journal
Volume: 181
Pages: 108408
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Cryopreserved human hepatocytes culture optimization on polymethylpentene oxygen permeable membranes for drug screening purposes2022
Author(s)
Mathieu Danoy, Benedikt Scheidecker, Hiroshi Arakawa, Katsuhiro Esashika, Naoki Ishida, Hiroyasu Ito, Hisaaki Yanai, Jun Takahashi, Masaki Nishikawa, Yukio Kato, Yasuyuki Sakai
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Journal Title
undamental Toxicological Sciences
Volume: 9
Pages: 135-144
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] Functional enhancements and crosstalk of liver-small intestine in a micro-stirrer-based on-chip perfusion MPS with direct oxygenation2022
Author(s)
Dhimas Agung Kurniawan, Kousuke Inamura, Danoy Mathieu, Sohei Funaoka, Daichi Aihara, Takeshi Sakura, Takumi Kawanishi, Hiroshi Arakawa, Yukio Kato, Masaki Nishikawa, Hiroshi Kimura and Yasuyuki Sakai
Organizer
MPS World Summit 2022
Int'l Joint Research
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[Presentation] Enhanced metabolic functions of hepatocytes with aerobic respiration enabled by a new oxygen-permeable plate2022
Author(s)
Yasuyuki Sakai, Hiroyasu Ito, Fumiya Tokito, Mathieu Danoy, Takumi Kawanishi, Hiroshi Arakawa, Yukio Kato, Tomoaki Matsugi, Katsuhiro Esashika, Hiroshi Miyasako, Toru Sumita, Masaki Nishikawa
Organizer
The 2022 European Congress on Alternatives to Animal Testing (EUSAAT 2022)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Effect of direct oxygenation and coculture on primary hepatocytes & intestine epithelial cells cultured in stirrer-based microphysiological system (MPS) device2022
Author(s)
Dhimas Kurniawan, Kousuke Inamura, Mathieu Danoy, Sylvia Leo, Mutsumi Inamatsu, Sohei Funaoka, Daichi Aihara, Takeshi Sakura, Takumi Kawanishi, Hiroshi Arakawa, Yukio Kato, Masaki Nishikawa, Nobuaki Shiraki, Shoen Kume, Hiroshi Kimura, Yasuyuki Sakai
Organizer
Tissue Engineering and Regenerative Medicine International Society; Asia-Pacific Conference 2022 (TERMIS AP 2022)
Int'l Joint Research
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[Presentation] オンチップ灌流・直接酸素供給マイクロフィジオロジカルシステムを用いた in vitro における肝－小腸薬物代謝関連クロストークの解明2022
Author(s)
Dhimas Kurniawan, 稲村恒亮, Mathieu Danoy, Sylvia Leo, 稲松睦, 舩岡創平, 相原大知, 佐倉武司, 荒川大, 加藤将夫, 松木智昭, 江刺家勝弘, 西川昌輝, 白木伸明, 粂昭苑, 木村啓志, 酒井康行
Organizer
第34回日本動物実験代替法学会
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