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2022 Fiscal Year Annual Research Report

iPS細胞由来中胚葉系細胞を用いて新たな靭帯再建法の確立を目指す研究

Research Project

Project/Area Number 22H03204
Allocation TypeSingle-year Grants
Research InstitutionSaga University

Principal Investigator

村田 大紀  佐賀大学, 医学部, 助教 (00772683)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 池谷 真  京都大学, iPS細胞研究所, 准教授 (20442923)
東 千夏  琉球大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (60579085)
伊藤 学  佐賀大学, 医学部, 講師 (50555084)
中山 功一  佐賀大学, 医学部, 教授 (50420609)
Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Keywords靭帯組織体 / 自動伸展循環培養装置 / 細胞構造体 / バイオ3Dプリンタ / 細胞凝集塊 / iPS細胞由来中胚葉系細胞 / 靭帯再建 / 靭帯損傷
Outline of Annual Research Achievements

本研究は,新たな靭帯再建法の確立を目指し,バイオ3Dプリンタを用いて主にiPS細胞由来中胚葉系細胞からなる細胞構造体を造形し,独自に開発した自動伸展循環培養装置を駆使して,靭帯さながらの靭帯組織体を創出する計画である。
①本年度はまず,ヒトiPS細胞由来中胚葉系細胞などを増殖させて細胞凝集塊を作製し,細胞数,培養期間,および使用する培地の違いが,凝集塊の大きさと真円度に与える影響について比較・評価した。その結果,細胞数と凝集塊の大きさは正の相関を示した一方で,培養期間と凝集塊の大きさは負の相関を示した。また,使用する培地が異なることによって,それらの相関にはばらつきが認められ,凝集塊の真円度にも大きな影響を及ぼすことが確認された。
②次に,上記①における凝集塊作製の条件検討実験を基に,バイオ3Dプリンタでの積層に適した凝集塊を作製し,チューブ状の細胞構造体を造形した。造形した構造体について,引張試験機を用いて破断強度[N/mm^2]を測定し,力学的特性を評価した。その結果,来年度に実施予定の自動伸展循環培養装置を用いた伸展刺激に十分耐え得る構造体を,短期間で作製することに成功した。また,当該構造体を組織学的にも評価した結果,細胞外基質として主に不規則に分布するⅠ型コラーゲンが確認された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

①ヒトiPS細胞由来中胚葉系細胞などを増殖させて細胞凝集塊を作製し,細胞数,培養期間,および使用する培地の違いが,凝集塊の大きさと真円度に与える影響について比較・評価した。その結果,それぞれのパラメーターが互いに与える影響について確認することができ,パラメーター同士における相関関係を見出すことに成功した。またそれにより,バイオ3Dプリンタでの積層に適した凝集塊の作製条件を確立することにも成功した。
②上記①において確立した条件を基に,バイオ3Dプリンタで凝集塊を積層し,チューブ状の細胞構造体を造形することにも成功した。また,造形した構造体について力学的特性を評価した結果,伸展刺激に十分耐え得る構造体を,短期間で作製することに成功した。また,当該構造体を組織学的にも評価した結果,細胞外基質として主に不規則に分布するⅠ型コラーゲンが確認できた。

Strategy for Future Research Activity

本研究において今年度は,ヒトiPS細胞由来中胚葉系細胞などを増殖させて細胞凝集塊を作製した上で,バイオ3Dプリンタにより凝集塊を積層することで,チューブ状の細胞構造体を造形し,当該構造体に関する力学的および組織学的特性を評価することに成功した。今後は,造形した構造体に対して,自動伸展循環培養容器を用いて伸展刺激を与えながら,靭帯への分化誘導因子と共に培養することで,靭帯組織体を創出することに取り組む予定である。

  • Research Products

    (15 results)

All 2023 2022 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 2 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results) Remarks (4 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Involvement of the PI3K/AKT Pathway in the Formation and Fusion of Spheroids Derived from Human Dermal Fibroblast for Tissue Engineering Technology2022

    • Author(s)
      Amamoto S, Itoh M, Takahashi B, Kitsuka T, Uchihashi K, Murata D, Node K, Nakayama K, Kamohara K.
    • Journal Title

      Cell and Tissue Biology

      Volume: 16 Pages: 312~329

    • DOI

      10.1134/s1990519x22040022

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 3D Printing in Nephrology2022

    • Author(s)
      Nonaka T, Nagaishi Y, Murata D, Hara H, Nakayama K.
    • Journal Title

      Innovations in Nephrology

      Volume: 1 Pages: 141~156

    • DOI

      10.1007/978-3-031-11570-7_9

    • Open Access
  • [Presentation] 中村 アンナ, 村田 大紀, 野中 俊宏, 吉里 宏, 池谷 真, 戸口田 淳也, 中山 功一2023

    • Author(s)
      中村 アンナ, 村田 大紀, 野中 俊宏, 吉里 宏, 池谷 真, 戸口田 淳也, 中山 功一
    • Organizer
      第28回日本軟骨代謝学会
  • [Presentation] ヒト骨髄由来間葉系幹細胞を用いたScaffold freeの3次元骨組織体の作製2023

    • Author(s)
      吉里 広, 藤本 亮太, 村田 大紀, 中山 功一, 馬渡 正明
    • Organizer
      第22回日本再生医療学会総会
  • [Presentation] 免疫不全ミニブタを用いた広範囲関節軟骨欠損部へのscaffold-free 軟骨組織体移植2023

    • Author(s)
      野中 俊宏, 中村 アンナ, 村田 大紀, 池谷 真, 戸口田 淳也, 馬渡 正明, 中山 功一
    • Organizer
      第22回日本再生医療学会総会
  • [Presentation] バイオ3Dプリンターで作製した足場材を用いない動脈硬化症実験モデルの開発2023

    • Author(s)
      永石 友公子, 村田 大紀, 伊藤 学, 原 英夫, 中山 功一
    • Organizer
      第22回日本再生医療学会総会
  • [Presentation] バイオ3Dプリンターで作製した脂肪由来幹細胞構造体は家兎ACL再建術の移植腱骨孔間治癒を促進する2023

    • Author(s)
      比嘉 浩太郎, 村田 大紀, 屋比久 博己, 上原 史成, 当真 孝, 東 千夏, 中山 功一, 西田 康太郎
    • Organizer
      第22回日本再生医療学会総会
  • [Presentation] Bio-3D printed scaffold-free cartilage construct for larger chondral defects2022

    • Author(s)
      Anna Nakamura, Daiki Murata, Makoto Ikeya, Junya Toguchida, Koichi Nakayama
    • Organizer
      16th World Congress of International Cartilage Repair Society
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 免疫不全ミニブタの広範囲関節軟骨欠損に対するscaffold-free軟骨組織体移植2022

    • Author(s)
      野中 俊宏, 中村 アンナ, 村田 大紀, 池谷 真, 戸口田 淳也, 中山 功一, 馬渡 正明
    • Organizer
      第37回 日本整形外科学会基礎学術集会
  • [Presentation] Scaffold-free fabrication of biological tissues using mesenchymal stem cells in microneedle array, the Kenzan method2022

    • Author(s)
      Daiki Murata
    • Organizer
      BioMed Seminar at IITH
    • Invited
  • [Remarks] researchmap-村田大紀(Daiki Murata)

    • URL

      https://researchmap.jp/daiki_net_official

  • [Remarks] 佐賀大学教員データベース-村田大紀(医学部 附属再生医学研究センター)

    • URL

      https://research.dl.saga-u.ac.jp/profile/ja.a2db15634a4e7499.html

  • [Remarks] 日本の研究.com-村田大紀

    • URL

      https://research-er.jp/researchers/view/741549

  • [Remarks] 佐賀大学リージョナル・イノベーションセンター-佐賀大学の教員紹介(村田大紀先生)

    • URL

      https://www.suric.saga-u.ac.jp/s_regional_wp/whatsnew/researcher-of-saga-university-daiki-murata/

  • [Patent(Industrial Property Rights)] 靭帯・腱用人工組織体、その製造方法及びその用途2023

    • Inventor(s)
      村田 大紀, 三宅 美保
    • Industrial Property Rights Holder
      佐賀大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2022-035798

URL: 

Published: 2024-12-25  

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