2022 Fiscal Year Annual Research Report
Development of perfusion culture technology for the introduction of perfusable functional vascular networks into three-dimensional tissues made up of cells
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21K20415
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
戸部 友輔 早稲田大学, 理工学術院, 助教 (00907082)
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| Project Period (FY) |
2021-08-30 – 2023-03-31
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| Keywords | バイオリアクター / 血管床 / 組織工学 / 血管新生 / 細胞シート / 3次元組織 / 毛細血管網 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
厚みのある機能的な立体組織を細胞から構築するためには血管網の導入が必須であると考えられている。一方、栄養供給を担う灌流可能な管状の血管構造を生体外で立体組織に導入する技術は未だ研究段階である。そこで本申請研究では、細胞シート工学を用いて構築した高細胞密度の立体組織に灌流可能な機能的毛細血管網を生体外で効果的に導入する技術を開発することで、これまでにないミリメートルオーダーの厚みを有する立体組織構築の実現に寄与することを目的とする。
前年度までの研究により、高細胞密度の立体組織直下に培養液を安定的に灌流可能な血管床を構築する技術を確立した。更に、本血管床上での灌流培養によって生体外での5日間の培養で立体組織内に従来よりも高密度、かつ広範囲に毛細血管網を再現性高く付与可能であることを明らかにした。
本年度はまず血管床の作製効率向上手法の検討を実施した。血管床上での灌流培養によって再現性高く血管網を付与可能であることを明らかにした一方、デバイスでの培養液漏出の問題を確認した。そこでデバイスとハイドロゲルの接着強度を強固にすることで漏出の発生確立を減少させ、より安定的な灌流培養を実現可能なことを明らかにした。続いて、ミリメートルオーダーの厚みを有する立体組織構築に向けた細胞シートの段階的積層手法の検討を実施した。段階的積層とは、血管内皮網付細胞シート3層を段階的に血管床に移植、培養することによって血管網を段階的に付与しながら立体組織を構築する手法である。本血管床を用いた段階的積層手法の検討結果より、灌流培養条件を適切に設定することによって短期間で3層以上の細胞シートへの血管付与も可能である傾向を見出した。以上より、従来困難であったミリメートルオーダーの立体組織構築だけでなく、積層する細胞種を変更することで様々な機能的立体組織の構築に本実験系が貢献可能であることを明らかにした。
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