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2015 Fiscal Year Research-status Report

ヒトiPS細胞を用いたオンチップ型肝小葉シミュレータの開発と創薬への応用

Research Project

Project/Area Number 15K15299
Research InstitutionTokai University

Principal Investigator

稲垣 豊  東海大学, 医学部, 教授 (80193548)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 紙谷 聡英  東海大学, 医学部, 准教授 (30321904)
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2017-03-31
Keywords肝細胞 / 肝小葉 / マイクロ流体デバイス
Outline of Annual Research Achievements

新たな薬剤の開発において肝毒性および肝細胞機能の評価は極めて重要であり、生体内の肝小葉環境を模した評価系が求められている。しかしながら、従来の培養系では肝小葉特異的な門脈・肝動脈枝から中心静脈へと向かう肝類洞環境の再現は困難であった。この解決法として、本研究では肝小葉特有の酸素濃度勾配を再現しうるマイクロ流体デバイスの開発と機能評価を目的とした。
研究初年度となる平成27年度は、自ら設計したマイクロ流体デバイスの流路内における酸素濃度勾配をシミュレーションした後、酸素応答性色素のポルフィリン膜上にデバイスを設置して、酸素濃度勾配の蛍光可視化を行った。その後、このデバイス内にマウス由来の初代培養肝細胞を播種し、カルセインAMによって生細胞の細胞質を染色するとともに、ICG含有培地(1mg/ml)を灌流して肝細胞の取り込みを観察した。また、デバイス内に酸素濃度勾配を形成するため、脱酸素剤として亜硫酸塩を用いた際の培地中の酸素濃度を計測し、生体内近似的な酸素濃度における肝細胞の生存を評価した。
その結果、デバイス内において約80%の肝細胞の生着と、ICG取り込みを確認した。亜硫酸塩濃度別の培地中酸素濃度を計測した結果、門脈および中心静脈周辺域の酸素分圧(門脈周辺域:70mmHg、中心静脈周辺域:40mmHg)をもたらす亜硫酸塩濃度がそれぞれ0.06%、0.08%であることを決定した。この濃度における肝細胞の生存率を測定した結果、controlと比較して24時間後で60%、48時間後では40%を示したが、両濃度間において同程度の生存率を確認した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

酸素濃度勾配を有する肝小葉環境模擬デバイスを開発するなど、計画通りに順調に進んでいる。

Strategy for Future Research Activity

本研究の最終年度となる平成28年度には、亜硫酸塩の肝細胞傷害性を避けるべく、人工酸素運搬体や酸素ガスの使用など、酸素濃度勾配をもたらす新たな方法を模索する。また、ブドウ糖濃度勾配の影響についても併せて検討を行う。

Causes of Carryover

研究初年度においては、分離した肝細胞を用いての培養条件や使用する亜硫酸塩濃度の検討に多くの時間を割いたため、マウスの使用(購入)数自体は当初予定よりも限られた。また、酸素濃度勾配がもたらす糖代謝関連遺伝子発現の変化や低酸素条件下で発現が誘導されるHIF-1α/βの免疫染色文字年度に持ち越されたことから、当初計上した試薬類等の研究経費を全額使用するには至らなかった。

Expenditure Plan for Carryover Budget

本研究の最終年度となる平成28年度には初代培養肝細胞を用いた実験が本格化し、多数のマウスが必要となるとともに、遺伝子発現解析や免疫染色実験にも多くの試薬類の購入が予定されている。

  • Research Products

    (23 results)

All 2016 2015 Other

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 9 results,  Open Access: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (12 results) (of which Invited: 3 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] A combination of mitochondrial oxidative stress and excess fat/calorie intake accelerates steatohepatitis by enhancing hepatic CC chemokine production in mice.2016

    • Author(s)
      Tadashi Moro, Sachie Nakao, Hideaki Sumiyoshi, Takamasa Ishii, Masaki Miyazawa, Naoaki Ishii, Tadayuki Sato, Yumi Iida, Yoshinori Okada, Masayuki Tanaka, Hideki Hayashi, Satoshi Ueha, Kouji Matsushima, and Yutaka Inagaki:
    • Journal Title

      PLoS ONE

      Volume: 11 Pages: e0146592

    • DOI

      doi:10.1371/journal.pone.0146592

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Local fibroblast proliferation but not influx is responsible for synovial hyperplasia in a murine model of rheumatoid arthritis.2016

    • Author(s)
      Yusuke Matsuo, Fumitaka Mizoguchi, Tetsuya Saito, Kimito Kawahata, Satoshi Ueha, Kouji Matsushima, Yutaka Inagaki, Nobuyuki Miyasaka, and Hitoshi Kohsaka
    • Journal Title

      Biochem Biophys Res Commun

      Volume: 470 Pages: 504-509

    • DOI

      doi:10.1016/j.bbrc.2016.01.121

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Heat shock protein 27 plays a pivotal role in myofibroblast differentiation and in the development of bleomycin-induced pulmonary fibrosis.2016

    • Author(s)
      Ah-Mee Park, Kyosuke Kanai, Tatsuki Itoh, Takao Sato, Tatsuya Tsukui, Yutaka Inagaki, Moises Selman, Kouji Matsushima, Osamu Yoshie
    • Journal Title

      PLoS ONE

      Volume: 11 Pages: e0148998

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0148998

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Spatiotemporal expression of matrix metalloproteinase-1 in progression of nonalcoholic steatohepatitis.2016

    • Author(s)
      Hiroaki Yokomori, Yutaka Inagaki, Wataru Ando, Mitsuko Hara, Takako Komiyama, Soichi Kojima, Masaya Oda, Hajime Kuroda, Yutaka Suzuki, Isao Okazaki:
    • Journal Title

      J Mod Human Pathol

      Volume: 1 Pages: 11-20

    • DOI

      10.14312/2397-6845.2016-3

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A paracrine mechanism accelerating expansion of human induced pluripotent stem cell-derived hepatic progenitor-like cells.2015

    • Author(s)
      Kota Tsuruya, Hiromi Chikada, Kinuyo Ida, Kazuya Anzai, Tatehiro Kagawa, Yutaka Inagaki, Tetsuya Mine, Akihide Kamiya
    • Journal Title

      Stem Cells

      Volume: 24 Pages: 1691-1702

    • DOI

      10.1089/scd.2014.0479

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Miceoverexpressing integrin av in fibroblasts exhibit dermal thinning of the skin. :2015

    • Author(s)
      Zhongzhi Wang, Masatoshi Jinnin, Yuki Kobayashi, Hideo Kudo, Kuniko Inoue, Wakana Nakayama, Noritoshi Honda, Katsunari Makino, Ikko Kajihara, Takamitsu Makino, Satoshi Fukushima, Yutaka Inagaki, and Hironobu Ihn
    • Journal Title

      J Dermatol Sci

      Volume: 79 Pages: 268-278

    • DOI

      10.1016/j.jdermsci.2015.06.008

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Reduced supply of monocyte-derived macrophages leads to a transition from nodular to diffuse lesions and tissue cell activation in silica-induced pulmonary fibrosis in mice.2015

    • Author(s)
      Shigeyuki Shichino, Jun Abe, Satoshi Ueha, Mikiya Otsuji, Tatsuya Tsukui, Mizuha Kosugi-Kanaya, Francis HW Shand, Shin-ichi Hashimoto, Hiroshi I. Suzuki, Teppei Morikawa, Yutaka Inagaki, and Kouji Matsushima:
    • Journal Title

      Am J Pathol

      Volume: 185 Pages: 2923-2938

    • DOI

      :10.1016/j.ajpath.2015.07.013

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Intratracheal cell transfer demonstrates the profibrotic potential of resident fibroblasts in pulmonary fibrosis.2015

    • Author(s)
      TatsuyaTsukui, Satoshi Ueha, Shigeyuki Shichino, Yutaka Inagaki, and Kouji Matsushima:
    • Journal Title

      Am J Pathol

      Volume: 185 Pages: 2939-2948

    • DOI

      10.1016/j.ajpath.2015.07.022

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Anti-fibrotic effects of a novel small compound on the regulation of cytokine production in a mouse model of colorectal fibrosis.2015

    • Author(s)
      Jin Imai, Katsuto Hozumi, Hideaki Sumiyoshi, Masaki Yazawa, Ken-ichi Hirano, Jun Abe, Kiyoshi Higashi, Yutaka Inagaki, and Tetsuya Mine
    • Journal Title

      Biochem Biophys Res Commun

      Volume: 468 Pages: 554-60

    • DOI

      doi:10.1016/j.bbrc.2015.10.123

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] コラーゲン成形の改良による優れた人工真皮の検討.2016

    • Author(s)
      住吉秀明、千葉陽介、中尾祥絵、稲垣 豊
    • Organizer
      第15回日本再生医療学会
    • Place of Presentation
      大阪国際会議場(大阪府大阪市)
    • Year and Date
      2016-03-19
  • [Presentation] Mechanism of Liver Fibrosis.2016

    • Author(s)
      Yutaka Inagaki
    • Organizer
      25th Conference of the Asian Pacific Association for the Study of the Liver
    • Place of Presentation
      グランドプリンスホテル新高輪(東京都港区)
    • Year and Date
      2016-02-23
    • Invited
  • [Presentation] Deletion of sphingosine 1-phospahte(S1P) receptor-2 (S1P2) inhibits lung fibrosis through altering alveolar macrophage polarization and senescence in mice.2015

    • Author(s)
      Juan Juan Zhao, Yasuo Okamoto, Kazuaki Yoshioka, Sho Aki, NorikoTakuwa, Yutaka Inagaki, Chiaki Takahashi, and Yoh Takuwa:
    • Organizer
      Biochemistry and Molecular Biology 2015
    • Place of Presentation
      神戸ポートアイランド(兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2015-12-04
  • [Presentation] Opioid growth factor receptor-like 1; a novel bone marrow cells-derived factor that accelerates regeneration of murine fibrotic liver.2015

    • Author(s)
      Takayo Yanagawa, Hideaki Sumiyoshi, Sachie Nakao, Masato Otsuka, Minoru Kimura, Yosuke Chiba, Shintaro Satake, Tadashi Moro, Hiromi Chikada, Akihide Kamiya, and Yutaka Inagaki:
    • Organizer
      66th Annual Meeting of the American Association for the Study of Liver Diseases
    • Place of Presentation
      Moscone West Convention Center (アメリカ合衆国カリフォルニア州)
    • Year and Date
      2015-11-16
  • [Presentation] Identification of a novel bone marrow cells-derived factor that accelerates regeneration of fibrotic liver.2015

    • Author(s)
      Yutaka Inagaki:
    • Organizer
      18th International Symposium on Cells of Hepatic Sinusoid
    • Place of Presentation
      Asilomar Conference Grounds (アメリカ合衆国カリフォルニア州)
    • Year and Date
      2015-11-12
    • Invited
  • [Presentation] 微小環境制御による肝小葉構造の構築2015

    • Author(s)
      笠原大瑚、住吉秀明、柳川享世、中尾祥絵、茂呂 忠、木村啓志、稲垣 豊
    • Organizer
      第29回肝類洞壁細胞研究会学術集会
    • Place of Presentation
      秋田市にぎわい交流館AU(秋田県秋田市)
    • Year and Date
      2015-10-31
  • [Presentation] 骨髄細胞に由来する線維肝再生促進因子OGFRL1の機能解析.2015

    • Author(s)
      柳川享世、住吉秀明、大塚正人、木村 穣、千葉陽介、佐竹晋太郎、福光 博、中尾祥絵、近田裕美、紙谷聡英、稲垣 豊:
    • Organizer
      第22回肝細胞研究会
    • Place of Presentation
      米子コンベンションセンター(鳥取県米子市)
    • Year and Date
      2015-06-05
  • [Presentation] 肝線維化と再生の病態連繋.2015

    • Author(s)
      稲垣 豊、住吉秀明
    • Organizer
      第22回肝細胞研究会
    • Place of Presentation
      米子コンベンションセンター(鳥取県米子市)
    • Year and Date
      2015-06-04
    • Invited
  • [Presentation] Notch/Jagged-1シグナルを介した肝線維化と再生・発癌の病態連繋.2015

    • Author(s)
      稲垣 豊、住吉秀明、三上健一郎
    • Organizer
      第51回日本肝臓学会総会
    • Place of Presentation
      ホテル日航熊本(熊本県熊本市)
    • Year and Date
      2015-05-22
  • [Presentation] ゲノム編集技術 CRSPR/Cas9を用いた新規肝再生促進因子 OGFRL1の機能解析.2015

    • Author(s)
      柳川享世、住吉秀明、大塚正人、木村 穣、福光 寛、中尾祥絵、千葉陽介、佐竹晋太郎、近田裕美、紙谷聡英、 茂呂 忠、稲垣 豊
    • Organizer
      第47回日本結合組織学会学術大会
    • Place of Presentation
      コクヨホール(東京港区)
    • Year and Date
      2015-05-16
  • [Presentation] ミトコンドリア由来酸化ストレスによる脂肪性肝炎の線維化促進機序の解明.2015

    • Author(s)
      茂呂 忠、中尾祥絵、住吉秀明、石井恭正、宮沢正樹、石井直明、稲垣 豊
    • Organizer
      第47回日本結合組織学会学術大会
    • Place of Presentation
      コクヨホール(東京港区)
    • Year and Date
      2015-05-16
  • [Presentation] 低分子化合物HSc025はPirin誘導による線維芽細胞の遊走促進を介して創傷治癒を促す.2015

    • Author(s)
      住吉秀明、山岡華児、東 清史、中尾祥絵、柳川享世、茂呂 忠、斎藤幸一、馬渕智生、小澤 明、稲垣 豊
    • Organizer
      第47回日本結合組織学会学術大会
    • Place of Presentation
      コクヨホール(東京港区)
    • Year and Date
      2015-05-16
  • [Remarks] 東海大学大学院医学研究科

    • URL

      http://www.med.u-tokai.ac.jp/daigakuin/web/matrix.html

  • [Remarks] 東海大学大学院マトリックス医学生物学センター

    • URL

      http://matrix.med.u-tokai.ac.jp/

URL: 

Published: 2017-01-06  

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