Advanced 3D tissue engineering with microfluidic technology

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17H02083
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Biomedical engineering/Biomaterial science and engineering
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Kamei Ken-ichiro 京都大学, 高等研究院, 准教授 (00588262)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田畑 修 京都大学, 工学研究科, 教授 (20288624) ; 平井 義和 京都大学, 工学研究科, 助教 (40452271) ; ABDALKADER Rodi 京都大学, 高等研究院, 特定助教 (20839964)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 多能性幹細胞 / マイクロ流体デバイス / オルガノイド / 肝臓 / 分化

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this research is to develop a method to produce functional organoids efficiently and reproducibly, and to elucidate the mechanism of tissue formation that is useful for regenerative medicine and drug discovery. In this study, we focus on the liver, which has been difficult to produce with conventional organoid production methods and has low reproducibility, and we propose a novel production method to solve these problems and elucidate the developmental mechanism of the liver. As a result of this study,
1. a microfluidic device was developed to enable physical stimulation. Physical stimulations (thermal and mechanical stimulation) were applied to the stem cell-derived liver cells, and the functional improvement was confirmed.
2. the induction of differentiation from iPS cells to liver cells and the formation of organoids was established.

Free Research Field

幹細胞工学、マイクロ・ナノ工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年、組織形成法は高機能な組織を得る鍵として着目されている。しかし、従来の形成法は細胞が持つ自己組織化能力のみに頼るため低効率や低再現性などが問題となり、実用化には達していない。そこで、新しいオルガノイド作製作製法が強く望まれている。
本研究では従来の細胞生物学手法だけでなく、マイクロ工学を融合した既成観念にはない斬新なアプローチを取り入れ、高機能な組織形成の人為的な制御を可能にする。本研究を通して得られた知見は、ヒトの初期発生から組織形成の過程を生体外にて再現、研究することを可能にする。更に、発生・組織形成過程における異常が起因する病態などのメカニズム解明にも本研究は非常に重要な役割を果たす。