2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of innovative human tumor models using cell patch method for high-speed three-dimensional organization
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19H04454
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| Research Institution | Tokyo Women's Medical University |
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Principal Investigator |
中山 正道 東京女子医科大学, 医学部, 講師 (00338980)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
増田 信奈子 東京女子医科大学, 医学部, 助教 (30342851)
関根 秀一 東京女子医科大学, 医学部, 講師 (60541737)
原口 裕次 東京女子医科大学, 医学部, 特任講師 (80272251)
秋元 淳 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 研究員 (80649682)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 腫瘍モデル / 細胞パッチ / がん組織工学 / 灌流培養 / 担癌モデル動物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
薬物スクリーニングの精度と重要性を高めるためには、実際のがん組織の形態的・機能的特徴を有する組織モデルを効率的に作製する新しい技術が必要である。本研究では、温調制御した遠心操作により、がん細胞およびその関連細胞を高密度充填組織化したがん前駆組織体（がん細胞パッチ）を作製する。がん細胞パッチの構造的・機能的特徴を明らかにしながら、より生体がんに近いin vitro灌流がん組織モデルとin vivo移植がんモデルを構築することで、創薬研究や個別化医療への応用に向けた高い生産性と汎用性、低コスト化を実現する新しいがん組織工学を追究する。
本年度は、がん細胞株を遠心操作で細胞パッチ化するためのプロトコールの最適化を中心におこなった。37℃の温調制御下において、ヒト子宮頸癌由来細胞株であるHeLa細胞を基材のウェルに添加後、過重力付加と作用時間を変化させることで効率的な細胞パッチの作製について検討した。その結果、220Gで10分間遠心操作をおこなうことで層状組織を構築できることが明らかになった。このとき、両親媒性ブロック共重合体をスピンコーティングでナノ薄膜形成させた低細胞吸着性基材について検討し、これを用いることで緩やかなピペッティング操作で層状組織として容易に回収することが可能となった。さらに、培養基材のウェル底面積と添加する細胞数により調節することで、細胞パッチのサイズと厚みを任意に制御することができた。また、マルチウェル型基材を利用することで、同時に複数のパッチ組織を均一に作製できることが明らかとなり、将来的ながん細胞パッチの高い生産性が期待された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初、細胞懸濁培養用の未処理ポリスチレン製培養基材を利用したが、遠心操作による荷重力負荷で細胞が基材底面に強く吸着することがわかった。線維芽細胞等の細胞-細胞間ジャンクションが安定した細胞種を用いてパッチ作製をおこなった場合、数時間の静置培養によりピペッティング操作で層状組織として剥離させることが可能であった。しかしながら、HeLa細胞のように細胞-細胞間結合が脆弱ながん細胞の場合、ピペッティング操作で組織が崩壊し、安定したがん細胞パッチを作製することで困難である問題が生じた。
現在、これを解決する手段として、両親媒性ブロック共重合体の超薄膜層を表面に形成させた低細胞吸着基材について検討し、スピンコート処理時のポリマー溶液濃度を調整することで、マイルドなピペット操作で細胞組織がシート状に剥離できるように改善してきている。
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| Strategy for Future Research Activity |
両親媒性ブロック共重合体の超薄膜層を表面に形成させた低細胞吸着基材を利用することで、遠心操作で作製した細胞パッチ組織を吸着させたまま静置培養することが可能であり、さらに緩やかなピペッティング操作で回収できることが明らかになっている。次年度は、低細胞吸着基材の作製条件を最適化しつつ、細胞パッチ組織の免疫学的解析ならびに3次元共培養系（パッチ組織内における血管内皮細胞のネットワーク形成能評価など）の効果を明らかにする。得られた知見をもとに、小動物へのin vivo移植による腫瘍形成能、および灌流培養装置を利用したin vitroがん組織モデルへと展開する予定である。
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Research Products
(1 results)
