2012 Fiscal Year Annual Research Report
「細胞ファイバー」を基軸とした3次元生体組織の構造
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24686031
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Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
尾上 弘晃 東京大学, 生産技術研究所, 助教 (30548681)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 細胞 / 組織工学 / マイクロ流体 / MEMS / ハイドロゲル / 3次元組織 / マイクロファイバー / 移植医療 |
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| Research Abstract |
平成24年度の研究計画は、細胞ファイバー製作法の確立・及び細胞機能の評価であった。ガラス管と光造形を用いた2重同軸層流マイクロデバイスを用い、細胞を封入したコアシェル型のゲルファイバーを作製した。このファイバーのコア内部で細胞が成長・増殖し「細胞ファイバー」を形成する条件を探索することで、3次元組織構築のための汎用的なユニットとして確立した。そのために、内部に封入する細胞種と周囲の細胞外基質ゲル(ECMゲル)の種類を変更し、細胞の振る舞いを観察することで細胞ファイバーが形成されるかを検討した。具体的には、線維芽細胞、筋肉細胞、神経細胞、血管内皮細胞、上皮細胞など、合計10種類の細胞種を中に封入した。細胞外基質ゲルとしては、機械的強度の異なる2種類のコラーゲンゲルと、フィブリンを検討した。その結果、繊維芽細胞、筋肉細胞、血管内皮細胞など、機械的強度の高い細胞外骨格ゲルを封入することが、細胞ファイバー形成のための条件であったことが判明した。それ以外の神経細胞や上皮細胞は、機械的強度の低い細胞外骨格ゲルでも問題なくファイバーを形成した。この結果から、細胞の種類と足場となる細胞外基質ゲルを適切に選ぶことにより、様々な種類の細胞ファイバーが形成でき、ファイバーの3次元組織構築のユニットとしての汎用性が高いことが示された。また、封入された細胞がファイバー形状をしているだけでなく、細胞由来の機能であるマウス大脳新皮質細胞ファイバーのCa2+自励振動、やラット心筋細胞ファイバーの自己収縮運動、ラット膵島細胞ファイバーのグルコース濃度依存したインスリン分泌が発現していることを実験により確認できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画の目的である、3次元組織構築のユニットとしての細胞ファイバーの構築の目処が立った。具体的には、様々な種類の細胞をマイクロファイバー形状の組織に形成できることが実証でき、かつ細胞の機能が発現していることが確認できたからである。
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| Strategy for Future Research Activity |
細胞ファイバーの組織構築のユニットとしての機能は確認できたため、今後はこの細胞ファイバーの機を維持した状態で、如何に3次元組織として構築を行うかの方法論の確立を目指す。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
本年度に、実験補佐のため技術補佐員の雇用を予定していたが、予想を超えて実験が順当に進んだことにより採用を次年度以降に繰り越すことになったため。翌年度の研究計画で必要なマイクロシリンジポンプ、及び細胞ファイバーの機能評価のためのアッセイキットの材料費として使用することを計画している。
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