2018 Fiscal Year Annual Research Report
Control of Cellular Responses with 3-in-1 Chip Mimicking In Vivo Microenvironment
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16H05906
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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) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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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 / がん微小環境 / 低酸素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
3-in-1生体模擬チップ内でがん細胞を単一培養または血管内皮細胞と共存培養し、細胞群の挙動を評価した。がん細胞にはヒト乳腺がん細胞（MDA-MB-231細胞）を用い、コラーゲンゲルに混合してチップ内のゲル流路に配置した。血管内皮細胞にはヒト臍帯静脈内皮細胞を用い、メディア流路上で培養した。チップ内のガス流路に混合ガスを供給し、酸素濃度21%の常酸素状態、酸素濃度0.3%までの一様な低酸素状態、酸素濃度の空間変化（ゲル流路の左右で酸素濃度3%から17%の酸素濃度勾配）または時間変化（8時間間隔で酸素濃度21%と0.3%の一様な酸素状態を切り替え）を生成した。乳がん細胞の時系列の顕微鏡画像から3次元位置を解析し、増殖率と遊走速度を計測した。乳がん細胞の増殖率と遊走速度は低酸素状態において増加し、酸素濃度5%において極大値を示したことから、活動に適した酸素状態があることがわかった。細胞数は、一様な酸素状態では栄養が比較的豊富なメディア流路に接するゲル流路の両側の領域でより増加したが、酸素濃度勾配下ではゲル流路の中央領域でより増加した。酸素勾配下では乳がん細胞はゲル流路の低酸素側から常酸素側に遊走する傾向があり、ゲル流路中央付近に生成されたある酸素濃度の領域に向けて遊走したと推察された。乳がん細胞の遊走速度は、低酸素負荷により数時間後には一過性の増加を示し、その後は周囲の酸素濃度に徐々に適応して減少した。乳がん細胞を血管内皮細胞と共存培養した場合の遊走速度は、単一培養時と比較して常酸素状態では増加し、低酸素状態では低下した。その結果、いずれの酸素状態においても乳がん細胞の平均遊走速度には差がなくなった。共存培養した血管内皮細胞の酸素消費による酸素濃度の減少は観察されず、共存培養下では細胞間の相互作用により乳がん細胞の挙動の酸素濃度依存性が変化することが明らかになった。
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| Research Progress Status |
平成30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 |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(8 results)
