Dynamic analysis of tissue development by 3D culture platform

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H01299
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 20020:Robotics and intelligent system-related
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: Hagiwara Masaya 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 理研白眉研究チームリーダー (00705056)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 稲木 美紀子 大阪大学, 大学院理学研究科, 講師 (10747679)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: オルガノイド / 培養環境制御 / 三次元培養

Outline of Final Research Achievements

In the formation of mini-organs (organoids) from stem cells, it is common to culture a collection of individually dissociated cells that have lost their positional information under a single condition, relying on the autonomous formation of cells. As a result, the morphology often deviates significantly from that of the original organ. In this research project, we have established a method to control the positional information of cells, the spatial information of the extracellular matrix, and the concentration gradients of humoral factors by incorporating multiple engineering technologies into the CUBE-type culture device we developed. This allows us to provide an asymmetric environment in the culture, thereby enabling the intentional induction of autonomous formation from cells to tissues.

Free Research Field

バイオエンジニアリング

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究課題において開発した手法は、オルガノイドに体軸方向を付与し、より高次な臓器へ成長させるための基盤技術になることが期待できる。実験自体はシンプルなCUBE型培養器に落とし込んでおり、ポンプなどのような外部装置を一切排除して培養できるように落とし込んだため、高い汎用性が期待できる。本技術によりオルガノイドの高次形態を達成することにより、より高精度な創薬モデルとして活用することが期待でき、またデザインされた臓器連関への道筋も見えてくる。