2018 Fiscal Year Research-status Report
立体臓器チップ構築に向けた細胞単層の自動3D化技術の基盤開発
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18K12088
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| Research Institution | Okayama University of Science |
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Principal Investigator |
岩井 良輔 岡山理科大学, 付置研究所, 講師 (60611481)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
神吉 けい太 岡山理科大学, 工学部, 准教授 (10516876)
船山 麻理菜 大阪府立大学, 生命環境科学研究科, 客員研究員 (30713599)
森脇 健司 弘前大学, 理工学研究科, 助教 (50707213)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 臓器チップ / 組織工学 / 動物実験代替 / メカノバイオロジー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
全身の薬物動態である吸収（A）、分布（D）、代謝（M）と排泄（E）（ADME）を評価できる培養系、即ち人体の臓器を培養皿に再現した「生体/臓器チップ」の実現には、培養皿上でADMEの役割を担う細胞が生体内の環境に近い薬剤反応性を発揮できるように、それぞれの細胞種に適した2次元（2D）単層、あるいは3次元（3D）組織の形態に作り分けそれらを連結させる必要があるが、そのような細胞操作技術はほとんど開発されていなかった。
平成30年度は、我々の開発した接着細胞の自己凝集化誘導剤（CAT）とシリコーン微細加工技術を用いて、細胞が自己凝集化する部分（CAT塗布）と細胞が凝集化しない部分（CATを塗布しない）を作り分け、その上から細胞を播種することで、細胞の2D-3D連結構造体を作製することに成功した。続いて、シリコーンモールドの形状やCATの塗布領域の制御により3D組織体の形状やサイズ制御を行うことで、線維状や球状の2D-3D連結構造体を作製することにも成功した。
一方で、作製した組織体の物理学的な力を計測することによるメカノバイオロジー的手法による新規の薬効・毒性系の開発も行った。具体的には、細胞に働くkPaオーダ以下の極めて微小な力を検出可能な高分解能のフィルム型応力センサの作製に成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成30年度の主目標であった、細胞の2D-3D連結構造体を作製することに成功した。さらに、薬効・毒性の新規評価系として、細胞の力の変化を計測できる可能性を有するフィルム型応力センサの作製に成功した。これらにより、令和元年度には2D-3D連結構造体や3D細胞組織体の薬効・毒性試験への有用性の評価実験を当初の計画通りに進めることができると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度に確立した方法にて作製した2D-3D連結構造体や3D組織体の機能評価を行う。
具体的には、肝細胞、血管内皮細胞と骨格筋細胞の2D-3D連結構造体や3D組織体の作製に応用し、それぞれの組織体への薬剤暴露による細胞機能と3D組織構造の変化を調べ毒性・薬効試験系としての有用性を評価する。
さらに、平成30年度に作製した高分解能フィルム型応力センサを用いて、組織に働く力の変化を捉え、薬物反応性との関係を明らかにすることで、メカノバイオロジー的手法の新規の薬効・毒性評価ツールとしての有用性を見出す。
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