酸素ナノバブルを使用した細胞培養および3次元構造物における新たな培養方法の開発

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K10704
• Research Institution: Nagasaki University
• Principal Investigator: 武岡 陽介 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 客員研究員 (50773868)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松本 桂太郎 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 講師 (80404268) ; 谷口 大輔 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 研究協力員 (20773758) ; 永安 武 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 教授 (80284686) ; 馬場 雅之 長崎大学, 病院(医学系), 医員 (90771957)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 細胞培養 / ナノバブル / 人工臓器

Outline of Annual Research Achievements

近年、マイクロバブル、ナノバブルの概念が定着してきており、ナノバブルを精製する技術が進化しているが、医療分野で実用段階に至るまでの報告は未だあげられていない。その理由としてはその大きさからもナノバブルの実態に関して未だ不明な点が多いことが原因と考えられる。当科の所有しているナノバブル発生装置は気泡剪断法を用いて精製しており、精製後約3ヶ月経過しても約2割しか減少せず、高密度が保たれている事が証明されている。1mlあたり約10億個のナノバブルの高密度を精製できるのは日本国内では当装置のみである。また、このバブルには、酸素、窒素、二酸化炭素、オゾンなど、さまざまな気体を封じ込めることができ、液体中に長く留めることができる。このことにより、それぞれの気体をより高濃度に、長く留めることで、その効果を高く、持続されることができる。これを用いて実用化された例として、酸素ナノバブルがある。酸素ナノバブル水を用いて育成した魚は、通常の水で育成された魚の1.5倍の大きさになることがわかっており、すでに実用化されている。本研究では、ナノバブル発生装置で精製した高濃度酸素水を用いる事によって、魚の成長が倍増するという効果を利用して、これを細胞培養、組織培養に応用し、とくに人工臓器における、迅速な増殖、分化を誘導させうる新たな培養液の開発を目指している。いっぽう、ナノバブル自体の特性、及び使用した気体との相互作用は現在でも不明な点が多く、ナノバブルに使用した気体が細胞にどのような作用をもたらし、ナノバブルを含む培養液がどのような影響をもたらすのかというナノバブル含有培養液の基本的特性を検討している。また、一定の条件下で作成したナノバブル含有培養液を用いた細胞の増殖への影響に関して検討している。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

前年度の増殖実験の結果、線維芽細胞の増殖に明らかな有効性がみいだせなかったため、今年度は高濃度酸素ナノバブル化培養液、窒素ナノバブル培養液の作成を行い、従来の培養液と高濃度酸素ナノバブル化培養液をもちいた分化誘導実験を行った。軟骨細胞、骨髄由来幹細胞をもちいた培養実験においてコラーゲン増殖などの差が見られた検体があったが再現性に乏しく条件等の再考慮を余儀なくされている段階である。

Strategy for Future Research Activity

スフェロイドをもちいた軟骨細胞での分化培養の検討で、再現性はないものの差が生じるものが認められたため引き続き条件を再検討のうえ継続する。もちいる気体に関しても酸素、窒素のみでなく二酸化炭素などの気体をもちいた培養実験系を検討中である。また、分化培養実験を継続しつつ、スフェロイドのみを用いて作成された人工臓器をもちいた気管、食道などの構造体作成を行いながら、ナノバブル培養液をもちいた細胞培養の有効性を見出していく予定である。

Causes of Carryover

（理由）
細胞特異的培地の購入。ナノバブル生成機維持費に必要であった。残余は培地購入時に割引価格であったため生じた。
（使用計画）
引き続き細胞培養、ナノバブル作成を行う。細胞培養に要する消耗品、生成に必要なガスの購入が必要である。