Establishment of a new fabrication technique for artificial luminal organs composed of autologous cells using carbon nanotubes

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K08888
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 55040:Respiratory surgery-related
• Research Institution: Nagasaki University
• Principal Investigator: Machino Ryusuke 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 客員研究員 (90728081)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松本 桂太郎 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 教授 (80404268) ; 藤澤 一範 信州大学, 先鋭領域融合研究群先鋭材料研究所, 准教授(特定雇用) (00724634) ; 永安 武 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 教授 (80284686) ; 中山 功一 佐賀大学, 医学部, 教授 (50420609) ; 野中 隆 長崎大学, 病院(医学系), 准教授 (30606463) ; 朝重 耕一 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 客員研究員 (70457547) ; 富永 哲郎 長崎大学, 病院(医学系), 助教 (60457546) ; 森山 正章 長崎大学, 病院(医学系), 医員 (90815953) ; 谷口 大輔 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 客員研究員 (20773758) ; 小山 正三朗 長崎大学, 病院(医学系), 助教 (20815972) ; 内田 史武 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 研究協力員 (00866270)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 3Dバイオプリンター / 気管再生 / 人工臓器 / スフェロイド

Outline of Final Research Achievements

Our previous studies have demonstrated that the addition of TGFβ and BMP-2 to mesenchymal stem cell (MSCs) induces them to become chondrocytes. BMP-2 is particularly expensive, and if the use of BMP-2 can be reduced by adding CNTs, quality will not be compromised and production costs may be reduced. MSCs spheroid with low concentration of CNTs differentiated into cartilage-like tissue without any problem, and no obvious cell death due to CNTs toxicity was observed. However, when the concentration of CNTs was increased, even with TGFβ and BMP-2, MSCs did not differentiate into cartilage, and cell death due to CNTs toxicity was expected.

Free Research Field

気管再生学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

他施設からも細胞培養の足場材料にCNTsを加えることで、骨形成が促進されることが報告されているが、細胞と共培養を行うことでの効果を検討した報告はみられていない。小サイズの人工臓器の作成にも大量のspheroidと、それに伴う培地を必要とする3Dバイオプリンターにおいて、高価な培地の添加因子を加えることなく、加えた場合と同等の品質のspheroidを作成することは、その先の実際の臨床応用を考えた際の製造コストの削減効果は大きいと考えられる。