2023 Fiscal Year Annual Research Report
Non-invasive assessment of 3D tissue constructs for regenerative medicine and cell transplantation
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23H03782
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | National Center for Child Health and Development |
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Principal Investigator |
宮本 義孝 国立研究開発法人国立成育医療研究センター, 周産期病態研究部, 研究員 (20425705)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
池内 真志 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 教授 (90377820)
乾 雅史 明治大学, 農学部, 専任准教授 (20643498)
河野 菜摘子 明治大学, 農学部, 専任准教授 (00451691)
中林 一彦 国立研究開発法人国立成育医療研究センター, 周産期病態研究部, 室長 (10415557)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2027-03-31
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| Keywords | 医療技術 / 細胞・組織構築物 / 非侵襲的評価 / 品質評価 / 再生・移植医療 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
再生・移植医療用細胞・組織構築物の品質を非侵襲的に評価することを目的とする．再生・移植医療分野で，移植するための細胞・組織や再生医療等製品の品質を見極めることは，治療の成功率を高めるために極めて重要である．そこで，本研究では，移植前に，再生・移植医療用細胞・組織構築物の品質を判定する技術の確立を行う．具体的な研究課題として，①細胞・組織構築物の作製とOCTによる非侵襲的品質評価，②細胞・組織シートの作製とTEER評価，③培養骨格筋組織の作製と電気刺激評価，について検討した．
本年度（１年目）における各研究課題に対する主な成果をまとめた．①本研究では，3D培養デバイスを用いて，細胞・組織構築物を調製した．OCTによる細胞・組織構築物の3D画像を取得し，非侵襲的な品質評価を検討した．②本研究では，A549細胞（ヒト肺胞上皮癌由来細胞）およびHH細胞（ウシ由来頸動脈正常血管内皮細胞）を用いて，それぞれの細胞単層膜を作製し，細胞バリア機能を評価した．また，特長の異なる磁性ナノ微粒子を暴露することで，それぞれの細胞単層膜に与える影響を検討した．TEER測定の結果，磁性ナノ微粒子の有無で有意差は見られず，細胞バリア機能が維持されていることがわかった．③本研究では，ポリジメチルシロキサン（PDMS）で作成したデバイスを用いて，培養骨格筋組織を作成し，電気刺激を与え，筋組織の収縮率，面積，輪の外周長，輪の内周長，の変化率を調べた．結果，デバイス内にピラーを用いることで，輪状に筋線維を配向させ，内径収縮率を向上することに成功した．
以上より，本研究では、①②③で得られた成果をもとに，各々の非侵襲的評価法による細胞・組織構築物の品質評価に成功している．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
再生・移植医療用細胞・組織構築物の品質を非侵襲的に評価することを目的とする．非侵襲的評価法として，光干渉断層画像診断法（OCT）や経上皮電気抵抗（TEER）評価などに注目し，細胞・組織構築物に損傷を与えずに品質評価技術を確立することを提案する．本年度（１年目）は，本課題に関わる研究者（研究代表者，研究分担者，研究協力者）とともに，まず，①細胞・組織構築物の作製とOCTによる非侵襲的品質評価，②細胞・組織シートの作製とTEER評価，③培養骨格筋組織の作製と電気刺激評価，を通じて，各々の研究課題に取り組んだ．
本年度（１年目）における各研究課題に対する主な成果をまとめた．①本研究では，3D培養デバイスを用いて，細胞・組織構築物を調製した．OCTによる細胞・組織構築物の3D画像を取得し，非侵襲的な品質評価を検討した．②本研究では，A549細胞（ヒト肺胞上皮癌由来細胞）およびHH細胞（ウシ由来頸動脈正常血管内皮細胞）を用いて，それぞれの細胞単層膜を作製し，細胞バリア機能を評価した．また，特長の異なる磁性ナノ微粒子を暴露することで，それぞれの細胞単層膜に与える影響を検討した．TEER測定の結果，磁性ナノ微粒子の有無で有意差は見られず，細胞バリア機能が維持されていることがわかった．③本研究では，ポリジメチルシロキサン（PDMS）で作成したデバイスを用いて，培養骨格筋組織を作成し，電気刺激を与え，筋組織の収縮率，面積，輪の外周長，輪の内周長，の変化率を調べた．結果，デバイス内にピラーを用いることで，輪状に筋線維を配向させ，内径収縮率を向上することに成功した．
以上より，各研究者は，各々の課題について，研究開発を連携して進めている．現在までに，各々の非侵襲的評価法による細胞・組織構築物の品質評価に成功している．
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度（2年目）の研究の推進方策として，1年目に引き続き，①OCTによって得られた細胞・組織構築物の3D画像のよる非侵襲的品質評価，②各々の細胞・組織シートの作製とTEER評価，③培養骨格筋組織および培養腱組織の作製と非侵襲的品質評価，を基本方策として研究を推進する．各々の研究課題で得られた成果をもとに，本課題に関わる研究者で協力・連携しながら，再生・移植医療用細胞・組織構築物の非侵襲的な品質評価法の確立の実現に必要な要素技術開発を行う．
実験動物を用いる研究については，各大学・研究施設の動物実験指針に準拠して研究を実施する。特に，動物愛護と動物福祉の観点から実験動物使用は，目的に合致した最小限にとどめる．またその際，麻酔等手段により苦痛を与えない等の倫理的配慮をおこなう．実験者は，管理者と相互協力のもと適切な環境のもと飼育管理を行う．ヒト細胞・組織を用いる研究については，機関の外部委員を含めた倫理審査委員会において生命倫理，安全管理を厳重に審査する．倫理委員会の承認かつ実施施設の長の許可を得て，全ての研究を遂行する．それぞれの組織については倫理的な手続きおよび考え方が年次毎に異なると予想され，「ヒト幹細胞等を用いる臨床研究に関する指針」に従い，新の社会的な影響を十分に考慮する．
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