2017 Fiscal Year Annual Research Report
Challenge for development of placenta-on-a-chip
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15K12500
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
船本 健一 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 准教授 (70451630)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | マイクロ・ナノデバイス / 細胞・組織 / 生物・生体工学 / 流体工学 / ナノバイオ / マイクロ流体デバイス / 胎盤 / 低酸素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒト胎盤チップ内で、ヒト胎盤の微小環境の構造と機能を模擬する方法についてさらなる検討を行い、ヒト胎盤を構成する細胞間の相互作用の酸素濃度依存性を調べた。まず、前年度に引き続き、ヒト胎盤内の絨毛間腔（母体血貯留）を模擬するメディア流路（細胞培養液の流路）に細胞性栄養膜細胞のモデルとしてヒト絨毛がん細胞（JEG-3）を、胎児血管を模擬する別のメディア流路に血管内皮細胞のヒト臍帯静脈内皮細胞（HUVEC）を培養し、各細胞の単層を形成するための実験条件と手順を最適化した。ヒト胎盤チップ内には、3本のゲル流路①，②，③が隣接して設けられており、それらを2本の独立したメディア流路が並行して挟んでいる。中央のゲル流路②は空洞の状態のまま、母体側のゲル流路①と胎児側のゲル流路③にコラーゲンゲルを配置し、マトリゲルを用いてメディア流路をコーティングした。JEG-3またはHUVECの高密度（500万個/ml）の細胞懸濁液を準備し、それぞれ所定のメディア流路に注入して1晩以上培養することで単層の形成が可能になった。単層の形成後、ゲル流路②にコラーゲンゲルを注入してゲル化させることで、JEG-3とHUVECの細胞間の相互作用を開始させた。それと同時に、メディア流路の鉛直上方に設けたガス流路に酸素濃度を調整した混合ガスを供給することで、チップ内の酸素濃度を制御して細胞培養を行った。1日以上培養を行った後、JEG3とHUVECを固定して細胞間接着や細胞骨格を担うたんぱく質の免疫蛍光染色を行い、共焦点顕微鏡を用いて観察した。その結果、細胞の形態と細胞間接着の変化と、胎盤内の合胞体性栄養膜の形成過程で生じる細胞性栄養膜細胞同士の融合が、酸素濃度に依存して生じることを見出した。
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