Reconstruction of tumor microenvironment and in-situ metabolic analysis

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H03803
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: Nashimoto Yuji 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 准教授 (80757617)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 珠玖 仁 東北大学, 工学研究科, 教授 (10361164)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: Organ-on-a-chip / 生体模倣システム / 走査型プローブ顕微鏡 / 血管

Outline of Final Research Achievements

In this study, we aimed to establish an in situ metabolic measurement system within the tumor microenvironment and explored the development of a novel platform using scanning electrochemical microscopy (SECM) and microfluidic devices. As a result, by employing microfluidic devices, we successfully constructed a vascular network, which is a critical component of the tumor microenvironment, around patient-derived tumor organoids. This allowed us to stimulate the tumor organoids via the vascular network and capture their metabolic changes using an electrochemical sensor. Furthermore, we demonstrated the potential to evaluate the phenotypic changes of the vascular network surrounding the tumor within the microfluidic device.

Free Research Field

生体医工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

がんの代謝は、古くから注目されている分野であるが、その機序は十分に解明されていない。一因に、複雑性を切り分けることが可能な優れたin vitroモデルが欠如していることが挙げられる。本研究課題では、生体外で生体内のがんの複雑性の一端を担うがん微小環境の構成要素を再構築し、がん代謝への影響を評価するプラットフォームを提案することができた。スループットをはじめ、課題が見られるものの、がん微小環境を紐解く有効な分析手法として期待ができる。