細胞代謝解析のための機能デバイスを組込んだバイオハイブリッドシステムの構築

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17H02091
• Research Institution: Ritsumeikan University
• Principal Investigator: 小西 聡 立命館大学, 理工学部, 教授 (50288627)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小林 大造 立命館大学, 理工学部, 准教授 (20557433) ; 橋本 健志 立命館大学, スポーツ健康科学部, 教授 (70511608)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: マイクロ・ナノデバイス / マイクロマシン / ナノバイオ

Outline of Annual Research Achievements

細胞工学を駆使して生体組織をチップ上につくる研究も活発に進められ、バイオチップ上で細胞を培養し、組織化し、培養臓器の応用展開を図る研究も盛んになってきている。本研究では、MEMSを専門とする研究代表者の技術と実績を活かし、代謝物の回収デバイスや生化学センサ等の機能デバイスを組込んだバイオハイブリッドシステムの構築を進めている。
昨年度は、要素を組み合わせてシステムを構築することを重視し、代謝物回収機構や本事業で導入済みのバイオセンサ装置をディッシュの系に組み込んだシステムを構成し、バイオハイブリッドシステムを実現した際の動作検証に取り組んだ。
本年度は、バイオハイブリッドシステムを用いた動作検証を引き続き実施し、構築したシステムの有用性を確認するとともに、昨年度の試行実験結果をもとに顕在化した課題の解決に取り組んだ。本年度も脂肪細胞と骨格筋細胞を取り上げ、システム上で培養し、バイハイブリッドシステムを構築した。動作検証に関しては、システム上で培養した骨格筋細胞に物理的な刺激である電気刺激を加えた際の炎症マーカーの発現の評価を行い、刺激入力と炎症との関係についてデータを得ることができてきている。栄養状態の異なる筋合成関連タンパク質発現の解析では、栄養状態の違いの影響を確認できている。脂肪細胞については、脂肪滴の形成状況（特に大きさの変化）を画像処理で評価する技術の改良を進めてきた。画像フレーム内外へ移動する細胞による面積測定精度の低下という課題に対し、テンプレートマッチングを利用する方法と細胞判別領域を利用する方法の２種類を試み、各手法の有用性を示すことができた。
以上のように、構築してきたバイオハイブリッドシステムを具体的な動作検証事例に基づいて実践的に改良を進めることができており、本研究で構想中のバイオハイブリッドシステムの実現において重要な研究成果である。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。