2019 Fiscal Year Annual Research Report
次世代三次元組織培養を実現する細胞ファイバ工学の創成
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16H06329
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
竹内 昌治 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 教授 (90343110)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森本 雄矢 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 准教授 (60739233)
長田 翔伍 東京医科歯科大学, 統合研究機構, 助教 (40751441)
大崎 寿久 地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所, 人工細胞膜システムグループ, サブリーダー (50533650)
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| Project Period (FY) |
2016-05-31 – 2021-03-31
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| Keywords | マイクロ・ナノデバイス / ナノバイオ / 組織工学 / 移植・再生医療 / バイオセンサ / バイオロボティクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、申請者らが考案した「細胞ファイバ技術」に関して3つの大きな目的がある。
一つ目の「細胞ファイバの汎用的製造技術の構築」について、本年度は、希少な細胞を用いて細胞ファイバを作製する場合を想定して、少量の溶液からの細胞ファイバ作製が可能なデバイスの開発を行った。また、2種類のコアを交互に導入することが可能な、空気圧バルブを持つデバイスの開発を行った。これらのデバイス開発により、従来に比べてより多様な細胞種から、様々な構成の細胞ファイバを構築することが可能となった。
二つ目の「細胞ファイバの培養環境の最適化」については、特にヒトiPS細胞由来の肝細胞を用いた3次元組織の構築と解析に取り組んだ。また、これまでに収集した細胞ファイバの情報を統合し、最終的な「細胞ファイバデータベース」の作成に着手した。
三つ目の「細胞ファイバの応用展開」については、まず、基礎生物学のツールとして、細胞ファイバが共培養に利用可能であることを示した。シェルで細胞を封入することによって共培養時に細胞の混入を防ぐことができる一方、ファイバ内の細胞から分泌された因子はシェルを通過して共培養した細胞の増殖を促進することを見出し、Scientific Reports誌に報告した。また、臓器チップとしての応用に関して、マイクロデバイスに搭載した脂肪細胞ファイバを脂肪組織チップとして利用可能なことを示し、Micromachines誌に報告した。また、細胞治療への応用については、mm径の太い細胞ファイバが移植に有効である可能性を見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
昨年度までに、正の電荷を有するナノ粒子を細胞ファイバ表面に塗布することで複数種類の細胞ファイバの束を形成できるようになり、この束をスライスすることで、多種類のセンサ細胞を搭載した細胞センサチップを作製することに成功している。本年度は、嗅覚受容体を発現したセンサ細胞を複数組み合わせたアレイを用いて、匂い物質に対する応答を解析し、匂いセンサとしての利用可能性を示した。このことは、細胞ファイバ技術が環境刺激を検出可能なバイオセンサの開発に貢献することを示唆している。
また、細胞ファイバ技術を用いたバイオアクチュエータの開発においても、水上移動などの幅広い運動の達成が可能となった。
以上のように、当初想定していた基礎生物学・創薬・細胞治療といった細胞ファイバの応用展開に加え、バイオセンサとバイオアクチュエータの分野においても成果が出ていることから、本研究は当初の計画以上に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
「細胞ファイバの汎用的製造技術の構築」については、従来よりも短時間で手軽に細胞ファイバを作製可能な、一体型の流路をもつデバイスの開発に取り組む。また、細胞ファイバからなる大型3次元組織を、灌流培養と組み合わせることで長期間培養し、その特性解析に取り組む。
「細胞ファイバの培養環境の最適化」については、これまでに収集した細胞ファイバの作製と培養に関する情報を統合し、最終的な「細胞ファイバデータベース」にまとめる。
「細胞ファイバの応用展開」については、引き続き、これまでに作製方法を確立した細胞ファイバの基礎生物学や臓器チップへの応用を進める。また、細胞治療への応用をめざし、異物反応を惹起せず、移植効率の高い細胞ファイバの開発を進める。センサ細胞ファイバを用いたバイオセンサや、筋細胞ファイバを用いたバイオロボティクスへの応用展開にも取り組む。
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Research Products
(33 results)
