Development of microphysiological systems for evaluating inflammation

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02595
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 28050:Nano/micro-systems-related
• Research Institution: Yokohama City University
• Principal Investigator: Kojima Nobuhiko 横浜市立大学, 理学部, 准教授 (90342956)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 降幡 知巳 東京薬科大学, 薬学部, 教授 (80401008) ; 西川 昌輝 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (40843149)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 好中球 / 骨髄細胞 / MPS / migration / 炎症 / スフェロイド

Outline of Final Research Achievements

In this study, we aimed to develop an inflammation evaluation microphysiological system (MPS) that enables the detection of inflammatory responses in organ models from the behavior of bone marrow cells (neutrophils). We succeeded in tracking and evaluating the behavior of bone marrow cells (neutrophils) that respond to inflammatory cytokines in a flat and three-dimensional environment in methylcellulose medium. We constructed a system that evaluates the shape of spheroids using AI. Normal and disease model spheroids composed of various types of cells were formed. By combining these elements, it was considered possible to construct a unique inflammation evaluation MPS.

Free Research Field

細胞生物学、組織工学、臓器設計学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

炎症応答を検出する試験管内システムは、ELISAによる炎症性サイトカインの検出やBoydenチャンバーを通過する好中球の個数を数えるという方法しかなかった。本研究の成果は、好中球の移動距離や移動速度などのパラメータ計測が可能であること、またさまざまな疾患モデルスフェロイドとの組み合わせが可能であることを示している。従来法を大きく超えた高い汎用性・拡張性をもつMPSとなることが期待できる。