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2014 Fiscal Year Annual Research Report

電気化学を用いた三次元細胞組織の構築

Research Project

Project/Area Number 25289291
Research InstitutionYokohama National University

Principal Investigator

福田 淳二  横浜国立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80431675)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 王 碧昭  筑波大学, 生命環境科学研究科(系), 教授 (80261775)
渡邉 昌俊  横浜国立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90273383)
Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Keywords細胞シート / 電気化学細胞脱離 / 血管内皮細胞
Outline of Annual Research Achievements

これまでに設計した表面を用いて細胞シートの脱離・積層化をおこなった。脱離時間は、細胞シートのサイズが大きくなるほど長くなる傾向がこれまでに確認されていた。ヒト臨床では、数cmサイズまで大きくなることが予想される(表面積約10~20倍)。脱離時間が延長する原因は、細胞シート自体が電気的な抵抗となり、細胞シート底面全体への均一な電位印加が妨げられるためと考えられる。そこで、多孔質メンブレンに金薄膜をコートし、培養面として使用した。これにより直径約2cmの細胞シートが10分以内に脱離可能であることを示した。さらに、培養中に酸素なども底面から供給されるため、より厚みのある細胞シートが形成された。さらに、この手法を用いて、線維芽細胞のシート内に血管内皮細胞を導入したところ、細胞シート内に毛細血管網を形成する様子が観察された。この毛細血管網を有する細胞シートは、種々の成長因子などの高い機能を発現することが示された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

申請書に記載した計画通りに、大きな細胞シートを脱離させるための多孔質メンブランを利用する方法を確立した。そして、多孔質メンブラン上では厚みのある細胞シートが形成され、5回程度脱離・積層化の操作をするだけで、ピンセットで作業できるほどの厚みのある細胞シートができることを示すことができた。これは、この方法を使って移植用の細胞シートを準備することが可能であることを示している。また、厚みのある細胞シートでは、酸素や栄養素の供給がどうしても問題となるが、これに対して血管内皮細胞を細胞シート内に組み込むことで血管ネットワークを形成できることを示し、より厚みのある細胞シートの作製への可能性を示した。今後より詳細に解析し、従来の拡散のみによる酸素供給ではなく、血管ネットワークに培養液を送液することでより厚みのある細胞シートの作製方法、さらにその移植方法を構築する必要がある。

Strategy for Future Research Activity

1)血管網を有する三次元細胞組織体の構築
血管構造の構築は、再生医療分野においてブレークスルーが必要な重要な課題の一つである。本研究で構築する細胞シートの積層化のみでは、酸素枯渇のため1 cm角の肝組織という目標には届かない。そこで、細胞脱離技術を金ロッドへ応用し、細胞組織内への血管構造を導入する。
2)細胞組織の小動物移植実験
脱離に使用するオリゴペプチドは、本原理では細胞シート側に混入すると考えられる。例えペプチドであっても、生体内で悪影響がないことを証明する必要がある。本研究では、研究分担者らによる医学的な助言のもとで、ペプチド溶液または細胞シートをラット腹腔内に移植し、炎症反応や生着状態を評価する。次に、積層化した肝細胞シート、または非実質細胞(線維芽細胞や内皮細胞)とサンドイッチした細胞シートを、部分肝切除肝不全ラットモデルに移植し、血中アンモニア濃度の変化など、治療効果を評価することで本手法の有用性を示す。

  • Research Products

    (44 results)

All 2015 2014 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Acknowledgement Compliant: 4 results) Presentation (30 results) (of which Invited: 3 results) Book (8 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Acceleration of vascular sprouting from fabricated perfusable vascular-like structures2015

    • Author(s)
      T. Osaki, T. Kakegawa, T. Kageyama, J. Enomoto, T. Nittami, J. Fukuda
    • Journal Title

      PLoS ONE

      Volume: 10(4) Pages: e0123735

    • DOI

      doi:10.1371/journal.pone.0123735

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Engineering a vascularized collagen-β-tricalcium phosphate graft using an electrochemical approach2015

    • Author(s)
      Y. Kang, N. Mochizuki, A. Khademhosseini, J. Fukuda, Y. Yang
    • Journal Title

      Acta Biomaterialia

      Volume: 11 Pages: 449-458

    • DOI

      doi: 10.1016/j.actbio.2014.09.035

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Fluorescence in situ hybridization probes targeting members of the phylum Candidatus Saccharibacteria falsely target Eikelboom type 1851 filaments and other Chloroflexi members2014

    • Author(s)
      T. Nittami, L. Speirs, J. Fukuda, M. Watanabe and R. Seviour
    • Journal Title

      Environmental Microbiology Reports

      Volume: 6 Pages: 611-617

    • DOI

      doi: 10.1111/1758-2229.12172

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Rapid engineering of endothelial cell-lined vascular-like structures in in situ crosslinkable hydrogels2014

    • Author(s)
      T. Kageyama, T. Kakegawa, T. Osaki, J. Enomoto, T. Ito, T. Nittami and J. Fukuda
    • Journal Title

      Biofabrication

      Volume: 6 Pages: 025006

    • DOI

      doi:10.1088/1758-5082/6/2/025006

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Reverse transfection in microchamber arrays for cell migration assays2014

    • Author(s)
      J. Enomoto, R. Takagi, R. Onuki-Nagasaki, S. Fujita, and J. Fukuda
    • Journal Title

      Sensors & Actuators: B

      Volume: 190 Pages: 896-899

    • DOI

      doi: 10.1016/j.snb.2013.09.014

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 自己組織化オリゴペプチドを用いた細胞接着制御2015

    • Author(s)
      掛川貴弘、Gautieri Alfonso、小林優香、福田淳二
    • Organizer
      第14回日本再生医療学会総会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2015-03-19 – 2015-03-21
  • [Presentation] 3D血管モールディングを用いたiPS肝類似組織の構築2015

    • Author(s)
      大崎達哉、武部貴則、中山真梨子、末吉正和、嶋津裕香、福田淳二
    • Organizer
      第14回日本再生医療学会総会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2015-03-19 – 2015-03-21
  • [Presentation] 射出成形技術を模した血管導入骨組織の構築2015

    • Author(s)
      景山達斗、園山由希江、吉村知紗、伊藤 大知、穴田貴久、鈴木治、福田 淳二
    • Organizer
      第14回日本再生医療学会総会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2015-03-19 – 2015-03-21
  • [Presentation] 微小コラーゲンゲル内での細胞共培養による血管網を有する肝様組織誘導2015

    • Author(s)
      榎本詢子、篠原礼奈、大西希咲、福田淳二
    • Organizer
      第14回日本再生医療学会総会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2015-03-19 – 2015-03-21
  • [Presentation] 電気化学を用いた細胞操作2015

    • Author(s)
      福田淳二
    • Organizer
      公益社団法人電気化学会第82回大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学
    • Year and Date
      2015-03-16
    • Invited
  • [Presentation] 電気化学細胞脱離を用いた3D肝臓類似組織の構築2015

    • Author(s)
      大崎 達哉、武部貴則、福田 淳二
    • Organizer
      公益社団法人電気化学会第82回大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学
    • Year and Date
      2015-03-16
  • [Presentation] 電気化学細胞脱離を用いた血管導入骨組織の構築2015

    • Author(s)
      景山達斗、掛川 貴弘、大崎 達哉、伊藤 大知、新田見匡、福田 淳二
    • Organizer
      公益社団法人電気化学会第82回大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学
    • Year and Date
      2015-03-16
  • [Presentation] 自己組織化ペプチドを用いた細胞接着制御2014

    • Author(s)
      掛川貴弘、Alfonso Gautieri、福田淳二
    • Organizer
      動物実験代替法学会 第27回大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学
    • Year and Date
      2014-12-07
  • [Presentation] 射出成形技術を模した三次元血管導入骨組織モデルの構築2014

    • Author(s)
      景山達斗、掛川 貴弘、大崎 達哉、伊藤 大知、新田見匡、福田 淳二
    • Organizer
      動物実験代替法学会 第27回大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学
    • Year and Date
      2014-12-07
  • [Presentation] 微小コラーゲンゲル内での細胞共培養による肝様組織誘導2014

    • Author(s)
      榎本詢子、大﨑達哉、福田淳二
    • Organizer
      動物実験代替法学会 第27回大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学
    • Year and Date
      2014-12-07
  • [Presentation] Micro-Molding of Vascularized Liver-Like Tissues with iPS-Derived Hepatic Endoderm Spheroids2014

    • Author(s)
      Tatsuya Osaki, Takanori Takebe, Junji Fukuda
    • Organizer
      MRS fall meeting
    • Place of Presentation
      Boston, USA
    • Year and Date
      2014-12-03
  • [Presentation] 微小コラーゲンゲル内での細胞共培養による移植組織の作製2014

    • Author(s)
      榎本詢子、大崎達哉、中山真梨子、福田淳二
    • Organizer
      第52回日本人工臓器学会大会
    • Place of Presentation
      京王プラザホテル
    • Year and Date
      2014-10-17 – 2014-10-19
  • [Presentation] Design of Self-Assembled Oligopeptides for Electrochemical Cell Detachment2014

    • Author(s)
      Alfonso Gautieri, Tatsuya Osaki, Tatsuto Kageyama, Federica Rigoldi, Annalisa Manenti, Junji Fukuda
    • Organizer
      Termis-AP 2014
    • Place of Presentation
      deagu, Korea
    • Year and Date
      2014-09-26
  • [Presentation] Fabrication of vascularized liver-like tissues using human iPS-derived hepatic endoderm cells and electrochemical cell transfer2014

    • Author(s)
      Tatsuya Osaki, Takanori Takebe, Junji Fukuda
    • Organizer
      Termis-AP 2014
    • Place of Presentation
      deagu, Korea
    • Year and Date
      2014-09-25
  • [Presentation] 立体的な肝組織構築の試み2014

    • Author(s)
      福田 淳二、大﨑達哉、武部貴則
    • Organizer
      公益法人化学工学会 第46回秋季大会
    • Place of Presentation
      九州大学
    • Year and Date
      2014-09-18
  • [Presentation] 成形加工プロセスを模倣した素早い三次元臓器モールディング2014

    • Author(s)
      景山達斗、掛川 貴弘、大崎 達哉、伊藤 大知、新田見匡、福田 淳二
    • Organizer
      公益法人化学工学会 第46回秋季大会
    • Place of Presentation
      九州大学
    • Year and Date
      2014-09-18
  • [Presentation] 立体組織構築の課題と今後2014

    • Author(s)
      福田淳二
    • Organizer
      第66回日本生物工学会大会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター
    • Year and Date
      2014-09-10
  • [Presentation] 電気化学細胞脱離技術を用いた肝臓類似構造の構築2014

    • Author(s)
      大崎 達哉、武部貴則、福田 淳二
    • Organizer
      第66回日本生物工学会大会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター
    • Year and Date
      2014-09-10
  • [Presentation] コラーゲンゲル内での細胞共培養による血管網の誘導2014

    • Author(s)
      榎本詢子、福田淳二
    • Organizer
      第66回日本生物工学会大会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター
    • Year and Date
      2014-09-10
  • [Presentation] 光架橋性ゼラチンゲルを用いた血管網構造を有した微小ゲルの作製2014

    • Author(s)
      嶋津祐香、榎本詢子、福田淳二
    • Organizer
      第66回日本生物工学会大会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター
    • Year and Date
      2014-09-10
  • [Presentation] 細胞組織体移植におけるin vivoイメージング2014

    • Author(s)
      中山真梨子、大崎達哉、福田淳二
    • Organizer
      第66回日本生物工学会大会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター
    • Year and Date
      2014-09-10
  • [Presentation] 電気化学細胞脱離を用いた血管新生の評価用マイクロデバイス2014

    • Author(s)
      篠原礼奈、榎本詢子、新田見匡、福田淳二
    • Organizer
      第66回日本生物工学会大会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター
    • Year and Date
      2014-09-10
  • [Presentation] In situ 架橋ハイドロゲルを用いた三次元臓器モールディング2014

    • Author(s)
      景山達斗、掛川 貴弘、大崎 達哉、伊藤 大知、新田見匡、福田 淳二
    • Organizer
      第66回日本生物工学会大会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター
    • Year and Date
      2014-09-10
  • [Presentation] FISH法とreal-time PCR法を用いたバルキング原因細菌の探索2014

    • Author(s)
      金井瑛里、新田見匡、山田拓也、鈴木市郎、福田淳二、渡邉昌俊
    • Organizer
      第66回日本生物工学会大会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター
    • Year and Date
      2014-09-10
  • [Presentation] Engineering hepatic tissues with perfusable vascular structures2014

    • Author(s)
      Tatsuya Osaki, Junji Fukuda
    • Organizer
      WC9 alternatives_and_animal_use experiment
    • Place of Presentation
      Prague, Czech Republic
    • Year and Date
      2014-08-25
  • [Presentation] Rapid micromolding of endothelial cell-lined vascular-like structures in in situ crosslinkable hydrogels2014

    • Author(s)
      T. Kageyama, T. Kakegawa, T. Osaki, J. Enomoto,T. Itoand J. Fukuda
    • Organizer
      Termis-EU
    • Place of Presentation
      Genova, Italy
    • Year and Date
      2014-06-14
  • [Presentation] Electrochemical cell detachment for engineering 3D tissues2014

    • Author(s)
      J. Fukuda
    • Organizer
      JST ERATO International Symposium on 3D Tissue Fabrication
    • Place of Presentation
      Tokyo, Japan
    • Year and Date
      2014-05-21
    • Invited
  • [Presentation] Micro-molding of vascularized liver-like tissues with iPS-derived hepatic endoderm spheroids2014

    • Author(s)
      Tatsuya Osaki, Takanori Takebe, Junji Fukuda
    • Organizer
      JST ERATO International Symposium on 3D Tissue Fabrication
    • Place of Presentation
      Tokyo, Japan
    • Year and Date
      2014-05-21
  • [Presentation] 微細加工を用いた肝細胞スフェロイド培養器2014

    • Author(s)
      福田淳二、穴田貴久、鈴木治
    • Organizer
      第21回HAB研究機構学術年会
    • Place of Presentation
      昭和大学
    • Year and Date
      2014-05-13
  • [Presentation] Electrochemical cell detachment for engineering vascularized tissues2014

    • Author(s)
      J. Fukuda
    • Organizer
      KSBB
    • Place of Presentation
      Gyeongju, Korea
    • Year and Date
      2014-04-16
    • Invited
  • [Book] 電気化学を用いた細胞操作、三次元ティッシュエンジニアリング2015

    • Author(s)
      大崎達哉、福田淳二
    • Total Pages
      6
    • Publisher
      エヌ・ティー・エス
  • [Book] 酸素透過性三次元細胞培養デバイスの開発、三次元ティッシュエンジニアリング2015

    • Author(s)
      穴田貴久、福田淳二、鈴木治
    • Total Pages
      6
    • Publisher
      エヌ・ティー・エス
  • [Book] 血管構造のモールディングによる肝組織形成、三次元ティッシュエンジニアリング2015

    • Author(s)
      大崎達哉、福田淳二
    • Total Pages
      6
    • Publisher
      エヌ・ティー・エス
  • [Book] 送液可能な血管構造を作るアプローチ2014

    • Author(s)
      景山達斗、福田淳二
    • Total Pages
      5
    • Publisher
      HAB Newsletter
  • [Book] 成形加工プロセスを模した立体組織作製、マイクロバイオ技術の潮流・実利用・展望2014

    • Author(s)
      景山達斗、掛川貴弘、福田淳二
    • Total Pages
      7
    • Publisher
      生物工学会誌
  • [Book] 細胞培養マイクロデバイス-マイクロスケールでの細胞培養・解析技術2014

    • Author(s)
      福田淳二、掛川貴弘
    • Total Pages
      5
    • Publisher
      化学と生物
  • [Book] 細胞培養マイクロデバイス2014

    • Author(s)
      福田淳二、掛川貴弘
    • Total Pages
      9
    • Publisher
      生物工学会誌
  • [Book] 電気化学を用いた細胞脱離技術、動物細胞の培養を成功させる条件設定集2014

    • Author(s)
      大崎達哉、福田淳二
    • Total Pages
      5
    • Publisher
      技術情報協会
  • [Remarks] 福田研究室

    • URL

      http://www.fukulab.ynu.ac.jp/

URL: 

Published: 2016-06-01  

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