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2015 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管腔形成 / 電気化学 / オリゴペプチド / 自己組織化 / 肝細胞 / 血管内皮細胞
Outline of Annual Research Achievements

血管構造の作製には、前年度までに確立した独自の細胞脱離技術を利用した。これは金-チオール結合により吸着させたオリゴペプチド層を介して細胞を接着させ、電位印加によってこのオリゴペプチド層を還元脱離させることで、細胞も培養表面から脱離させる手法である。この原理を、金薄膜をコートした直径約600μmのニードルに応用することで血管類似構造を作製した。すなわち、オリゴペプチド層を介して血管内皮細胞(HUVEC)を付着させたニードルを、アクリルチャンバー内で500μmの間隔で配置した。そして、光架橋性を付与したゼラチンゲルでチャンバー内を満たしてゲル化させ、ニードル表面から電気化学的に細胞を脱離させゲル側に転写した。金ニードルを引き抜くことで内表面がHUVECに覆われた血管様構造を作製した。さらに、ゲル内にあらかじめ血管内皮細胞、間葉系幹細胞、iPSから誘導した肝細胞スフェロイドを包埋し培養した。このようにして血管構造近傍に肝臓細胞を配置し、分化誘導を行いながら肝臓類似構造を作製し送液培養を行った。培養から5日ほどで、血管内皮細胞はゼラチンゲル中で内皮ネットワークを形成し、培養とともにiPS肝スフェロイドのアルブミン活性とアンモニア除去能は上昇した。mRNAの遺伝子発現解析でも、培養とともに成熟肝マーカーの発現量も上昇した。さらに、このようにして作製したデバイスをマウスの門脈に直接吻合し、血液を還流した。その結果、血中ヒトアルブミンが時間とともに増加することが示された。この手法は、血管網を有する肝組織の作製において有望なアプローチと考えられる。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (32 results)

All 2016 2015

All Journal Article (9 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 9 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results) Presentation (19 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 4 results) Book (3 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Detection of initial angiogenesis from dorsal aorta into metanephroi and elucidation of its role in kidney development.2016

    • Author(s)
      Y. Nishimura, H.H. Hsu, P.C. Wang,
    • Journal Title

      Regenerative Therapy

      Volume: 4 Pages: 27-35

    • DOI

      doi:10.1016/j.reth.2016.01.003

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Generation of proliferating lung progenitor-like cells form fibroblasts with defined transcription factors.2016

    • Author(s)
      N.Ninomiya, T.K.Noguchi, M.Sekine, M. Mochizuki, K.Fukui, P.C.Wang, M. Asashima, K. Horimoto, A. Kurisaki,
    • Journal Title

      Stem Cell,

      Volume: in press Pages: -

    • DOI

      doi: 10.1146/annurev-med-052009-172110

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] In situ cross-linkable gelatin-CMC hydrogels designed for rapid engineering of perfusable vasculatures2016

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

      ACS Biomaterials Science & Engineering

      Volume: in press Pages: -

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Rational design of prevascularized large 3D tissue constructs using computational simulations and geometric control of self-assembled monolayers2016

    • Author(s)
      C. Arrigoni, M. Bongio, G. Talo, S. Bersini, J. Enomoto, J. Fukuda, M. Moretti
    • Journal Title

      Advanced healthcare materials

      Volume: in press Pages: -

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Comparisons of cell culture medium using distribution of morphological features in microdevice2016

    • Author(s)
      H. Sasaki, J. Enomoto, Y. Ikeda, H. Honda, J. Fukuda, and R. Kato
    • Journal Title

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      Volume: 121(1) Pages: 117-123

    • DOI

      doi:10.1016/j.jbiosc.2015.05.011

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Generation of stomach tissue from mouse embryonic stem cells.2015

    • Author(s)
      T. K. Noguchi, N.Ninomiya, M.Sekine,S. Komazaki, P.C.Wang, M.Asashima, Kurisaki,
    • Journal Title

      Nature Cell Biol.

      Volume: 17 Pages: 984-993

    • DOI

      doi: 10.1038/ncb3200

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Targeting mortalin by Embelin causes activation of tumor suppressor P53 and deactivation of metastatic signal in human breast cancer cells.2015

    • Author(s)
      N. Nigam, A. Grover, S. Goyal, P. Bhargava, P.C.Wang, S.C. Kaul, R. Wadhwa
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: 10(9) Pages: e0138192

    • DOI

      doi: 10.1371/journal.pone.0138192

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Adipocyte-derived monocyte chemotactic protein-1 (MCP-1) promotes prostate cancer progression through the induction of MMP-2 activity2015

    • Author(s)
      Y.Ito, H.Ishiguro, N.Kobayashi, H.Hasumi, M.Watanabe, M.Yao and H.Uemura
    • Journal Title

      Prostate

      Volume: 75(10) Pages: 1009-1019

    • DOI

      doi: 10.1002/pros.22972

    • Peer Reviewed
  • [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
  • [Presentation] 三次元組織構築のためのチップデバイス2016

    • Author(s)
      福田淳二
    • Organizer
      日本化学会
    • Place of Presentation
      同志社大学 京田辺キャンパス
    • Year and Date
      2016-03-24 – 2016-03-27
    • Invited
  • [Presentation] 電気化学を用いた再生医療のための立体臓器の作製2016

    • Author(s)
      福田淳二
    • Organizer
      理論応用力学シンポジウム
    • Place of Presentation
      日本学術会議講堂
    • Year and Date
      2016-03-08
    • Invited
  • [Presentation] ヒトiPS由来肝細胞を用いた三次元組織モデルの構築2015

    • Author(s)
      福田淳二
    • Organizer
      日本動物実験代替法学会
    • Place of Presentation
      ワークピア横浜
    • Year and Date
      2015-12-10 – 2015-12-12
  • [Presentation] 細胞組織構築のため細胞接着性の制御2015

    • Author(s)
      福田淳二
    • Organizer
      日本MRS年次大会
    • Place of Presentation
      横浜市開港記念会館
    • Year and Date
      2015-12-08 – 2015-12-10
  • [Presentation] 材料表面の細胞接着制御 による細胞の操作2015

    • Author(s)
      福田淳二
    • Organizer
      BMB2015(第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会 合同大会)
    • Place of Presentation
      神戸ポートアイランド
    • Year and Date
      2015-12-01 – 2015-12-04
    • Invited
  • [Presentation] 3次元培養システムを用いた血管・リンパ管共存モデルの作製2015

    • Author(s)
      中山真梨子、大崎達哉、福田淳二
    • Organizer
      化学とマイクロ・ナノシステム学会
    • Place of Presentation
      北九州国際会議場
    • Year and Date
      2015-11-26 – 2015-11-27
  • [Presentation] 電気化学的細胞脱離を用いた血管新生評価デバイス2015

    • Author(s)
      篠原礼奈、榎本詢子、新田見匡、福田淳二
    • Organizer
      日本バイオマテリアル学会大会
    • Place of Presentation
      京都テルサ
    • Year and Date
      2015-11-09 – 2015-11-10
  • [Presentation] Surface design for selective cell catch-and-release using electrochemical trigger2015

    • Author(s)
      Junko Enomoto, Takahiro Kakegawa, Tatsuya Osaki, Tatsuto Kageyama, Junji Fukuda
    • Organizer
      International Conference on Biofabrication 2015
    • Place of Presentation
      Utrecht, The Netherlands
    • Year and Date
      2015-11-07 – 2015-11-09
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 選択的な細胞接着・分離技術の開発2015

    • Author(s)
      榎本詢子、福田淳二
    • Organizer
      日本生物工学会
    • Place of Presentation
      城山観光ホテル(鹿児島)
    • Year and Date
      2015-10-26 – 2015-10-28
  • [Presentation] 血管内皮細胞および平滑筋細胞層を有する細動脈血管様構造の作製2015

    • Author(s)
      末吉正和、大崎達哉、福田淳二
    • Organizer
      化学工学会
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Year and Date
      2015-09-09 – 2015-09-11
  • [Presentation] Catch-and-release of target cells using aptamer and electrochemical cell detachment2015

    • Author(s)
      Junko Enomoto, Tatsuya Osaki, Tatsuto Kageyama, Junji Fukuda
    • Organizer
      4th TERMIS WORLD CONGRESS
    • Place of Presentation
      Boston, USA
    • Year and Date
      2015-09-08 – 2015-09-11
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Enginnering of bio-artificial liver with iPS-derived hepatic cells2015

    • Author(s)
      Tatsuya Osaki, Takahiro Kakegawa, Takanori Takebe, Junji Fukuda
    • Organizer
      Interdiscipinary Workshop on Scienceand Patent 2015(IWP2015)
    • Place of Presentation
      Tsukuba, Japan
    • Year and Date
      2015-09-04
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Design of zwitterionic oligopeptide for catch-and-release of target cells2015

    • Author(s)
      Junko Enomoto, Takahiro Kakegawa, Tatsuya Osaki, Tatsuto Kageyama, Junji Fukuda
    • Organizer
      2nd International Conference on Bioinspired and Zwitterionic Materials
    • Place of Presentation
      Seattle, USA
    • Year and Date
      2015-08-13 – 2015-08-14
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Engineering of liver-like tissues using cell adhesive zwitterionic oligopeptide2015

    • Author(s)
      Tatsuya Osaki, Takahiro Kakegawa, Takanori Takebe, Junji Fukuda
    • Organizer
      2nd International Conference on Bioinspired and Zwitterionic Materials
    • Place of Presentation
      Seattle, USA
    • Year and Date
      2015-08-13 – 2015-08-14
    • Int'l Joint Research
  • [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、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
      生物工学会
    • Place of Presentation
      タナベ名古屋研修センター
    • Year and Date
      2015-07-11 – 2015-07-13
  • [Presentation] 電気化学細胞脱離を利用した選択的な細胞のキャッチ&リリース2015

    • Author(s)
      榎本詢子、福田淳二
    • Organizer
      生物工学会
    • Place of Presentation
      タナベ名古屋研修センター
    • Year and Date
      2015-07-11 – 2015-07-13
  • [Presentation] 電気化学的細胞脱離法を用いたリンパ管構造の作製2015

    • Author(s)
      中山真梨子、大崎達哉、福田淳二
    • Organizer
      第28回日本動物細胞工学会
    • Place of Presentation
      東北大学
    • Year and Date
      2015-07-09 – 2015-07-10
  • [Presentation] Engineering of transplantable liver tissues with iPS-derived hepatic spheroids2015

    • Author(s)
      Tatsuya Osaki, Takanori Takebe, Junji Fukuda
    • Organizer
      Targeting liver desease
    • Place of Presentation
      Malta
    • Year and Date
      2015-06-25 – 2015-06-26
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Electrochemical cell detachment for engineering vascularized 3D tissues2015

    • Author(s)
      J. Fukuda
    • Organizer
      E-MRS 2015 (European Materials Research Society)
    • Place of Presentation
      Lille, France
    • Year and Date
      2015-05-11 – 2015-05-15
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Book] 実験医学2015

    • Author(s)
      大崎達哉、福田淳二、小池博之、武部貴則
    • Total Pages
      6
    • Publisher
      羊土社
  • [Book] 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
      5
    • Publisher
      エヌ・ティー・エス
  • [Book] 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
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 血管様立体構造物およびその製造方法,血管様立体構造物製造装置,並びに血管様立体構造物製造用ニードル2015

    • Inventor(s)
      福田淳二、嶋津祐香、大崎達哉、丸尾昭二、平出亮二
    • Industrial Property Rights Holder
      横浜国立大学、テクダイヤ株式会社
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2015-185280
    • Filing Date
      2015-09-18

URL: 

Published: 2017-01-06  

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