2020 Fiscal Year Annual Research Report
Assessment of functional interactions between organs or tissues by using PC-controllable cell and tissue system modules containing subsystems which may simulate exercise training
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18K19762
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
橋本 健志 立命館大学, スポーツ健康科学部, 教授 (70511608)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小西 聡 立命館大学, 理工学部, 教授 (50288627)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | 輸液 / 乳酸 / 中性脂肪 / ナノマイクロテクノロジー / オンチップ培養細胞組織 / 筋収縮 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
組織間の機能相関が高まれば、健康増進に繋がると考えられ、そのための方略として運動・栄養処方や薬理的な処置が想起される。一般的に、こうした処方・処置は細胞培養を対象に研究を進め、その知見を実験動物、そしてヒトへと、生体という複雑系に臨床応用展開する手法がとられることが多い。しかしながら、特に運動・栄養処方の臨床応用研究に展開するための、組織間の機能連関亢進を意図した細胞培養研究は殆ど存在しない。本研究では、異なるディッシュ間の培地輸液制御に重点を置いた「培地間インターコネクション・チャネルモジュール」を活用して、組織間機能連関研究に挑んだ。
本研究では、脂肪細胞と骨格筋細胞を対象とした。脂肪細胞中には脂肪滴と呼ばれる中性脂肪の貯蔵庫が存在し、食事（主に糖質）摂取により分泌されるインスリンによって中性脂肪は合成され、脂肪滴に蓄積する。一方、運動時などは、アドレナリン分泌によって脂肪分解が進み、脂肪滴が縮小化する。本研究では、こうした生体での生理反応を薬理（インスリンとアドレナリン）刺激によって模倣し、脂肪滴の大きさの増減を制御した。そして、画像情報により脂肪滴サイズをコンピュータ解析し、結果を薬剤刺激にフィードバックするシステムを世界で初めて構築した。これにより、どのような外的刺激（栄養過多など）が脂肪合成を高めてしまうのか、また、それを抑制するにはどの程度の脂肪分解刺激（運動など）が必要なのかが明らかになると期待される。
また、骨格筋細胞には、電気刺激を印加して筋収縮（運動）を誘発し、産生された乳酸をモニタリングした。このデバイスは、微細流路、バルブやポンプ等の流体制御デバイスによる自動培地交換、生化学センサによる様々なモニタリング技術が集積されたものになる。今後、さらなる高度化を経て、新規animal freeな次世代生体反応検証モデルとして活用されるものと期待できる。
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