2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of high performance micro-human models
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15H03823
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
佐藤 記一 群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (50321906)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | マイクロ流体デバイス / マイクロチップ / バイオアッセイ / マイクロ生体モデル / 臓器モデル / 創薬 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
バイオアッセイのための人体モデルの構築に必要な臓器・組織のチップ化を試みた。昨年度から本年度にかけて腸上皮および肝臓、腎臓のプロトタイプの構築と最適化を行った。また、筋組織と脂肪組織について、モデル細胞株を選定し培養および分化の条件検討を試みた。培養に用いる各種マイクロチップはPCソフトウェアを用いて設計し、ソフトリソグラフィー法によりPDMSとスライドガラス、各種メンブレンフィルターなどから自作した。
腫瘍とそれを取り巻く新生血管の相互作用を解析するための、血管新生モデルを開発するための基礎検討を行った。チップ内部には血管内皮細胞と腫瘍細胞を培養する領域を別々に設けるため、マイクロ流路の壁で物理的に仕切る方法を検討した。一定の間隔で壁に開放部を設け、血管内皮細胞が自由に腫瘍側へと伸展できるように設計した。開放部の大きさや壁の厚みなどは複数種類設計し、チップ内部のマイクロ培養槽で２種類の細胞の共培養を試み、各細胞が正しく増殖、分化するために最適なチップの構造と必要な培養法について検討を行った。
各マイクロモデル開発の初期には扱いやすさとコストの面からモデル細胞株を用いてきたが、これらの細胞は正しい生体応答を得ることができないことが多い。そこで本年度は、分化能に優れたヒト由来の初代細胞を用いて各マイクロモデルの最適化を試みた。
システム開発と評価の段階において、系がうまく動いているのかを確認する必要があるため、各部位において試験薬剤がどれだけ蓄積あるいは代謝されているかを正確に調べる必要がある。そのため、超微量の試料から分離定量が可能なマイクロHPLCを用いて分析を行ったところ、チップ素材であるPDMS表面への薬剤の吸着が無視できないことが判明した。そのため、この解決を次年度以降の課題とすることとした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
創薬のためのマイクロ人体モデル開発に必要な各種臓器モデルはいずれもほぼ計画通り開発しつつあり、おおむね順調と考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで開発してきたマイクロ臓器モデルの完成度を上げつつ、脂肪組織モデル、血管新生モデルなどの完成をめざす。
開発した各マイクロ臓器・組織モデルを用いて実際に薬剤のバイオアッセイが可能かどうか検討を進める。
開発したデバイスを用いて実際に薬剤の移行性などの試験に用いることができるか検討したところ、用いる薬剤によってはチップ素材であるPDMS表面への薬剤の吸着が無視できないことが判明した。そのため、この解決を今後の課題として追加する。
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