ナノ構造制御薄膜による血管網の構造制御と選択的回収法の創製

• 研究課題/領域番号: 12J00622
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 医用生体工学・生体材料学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 西口 昭広 大阪大学, 大学院工学研究科, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2012 – 2014
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 3,000千円 (直接経費: 3,000千円); 2014年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円); 2013年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円); 2012年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
• キーワード: 再生医療 / 臓器モデル / 高分子薄膜 / 血管 / 腫瘍 / 組織モデル

研究実績の概要

特別研究員に採用され3年目となる本年度においては、これまでに確立した組織構築法を組織移植および薬剤評価モデルなどへの応用に焦点を当てて研究を行った。組織回収においては、血管網組織の基板として、刺激応答性ハイドロゲルを新たに設計した。このハイドロゲルは、システインなどの末端チオールを持つアミノ酸に反応して表面特性が動的に変化する性質を有している。そのため、このハイドロゲル上で組織を構築し、アミノ酸を添加するだけで組織回収が可能になると考えた。実際、システインを添加し培養することで三次元組織を回収することに成功した。線維芽細胞から成る組織のみならず、血管網組織や肝臓組織、さらにはiPS細胞由来の心筋細胞から成る組織の回収にも成功した。得られた結果は、国際的にも評価の高い科学雑誌に発表している(Akihiro Nishiguchi, Michiya Matsusaki, Shigeru Miyagawa, Yoshiki Sawa, Mitsuru Akashi, “Dynamic Nano-Interfaces Enable Harvesting of Functional 3D-Engineered Tissues“, Adv. Healthcare Mater, in press.)。また血管網組織の正常および疾患組織との複合化に関しては、構築した血管網を含む組織と膵臓癌および大腸癌由来の細胞を同時に培養することで、腫瘍浸潤モデルに構築に取り組んだ。さらに、イギリスのブリストル大学との共同研究で、本手法が胎盤バリアモデルを構築する手法として有用であることが示された。得られた結果は、国際的にも評価の高い科学雑誌に発表している(Daniel J. Curtis, Akihiro Nishiguchi, et al., Exp. Neurol. 261, 386-395(2014))。
この他にも本研究成果は8つの国内・国際学会にて発表されており、期待通り研究が進展していることは明らかである。

現在までの達成度 (段落)

本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。

今後の研究の推進方策

本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Secretions from placenta, after hypoxia/reoxygenation, can damage developing neurones of brain under experimental conditions. (2015)
  • 著者名/発表者名: Daniel J. Curtis, Aman Sood, Tom J. Phillips, Veronica H.L. Lein ster, Akihiro Nishiguchi, Christopher Coyle, Lizeth Lacharme-Lora, Oliver Beaumont, Helena Kemp, Roberta Goodall, Leila Cornes, Michele Giugliano, Rocco Barone, Michiya Matsusaki, Mitsuru Akashi, Hiroyoshi Y. Tanaka, Mitsunobu Kano, Jennifer McGarvey, Nagaraj D. Halemani, Katja Simon, Robert Keehan, William Ind, Tracey Masters, Simon Grant, Sharan Athwal, Gavin Collett, Dionne Tannetta, Ian L. Sargent, Emma Scull-Brown, Xun. Liu, Kristian Aquilina, Nicki Cohen, Jon D.Lane, Marianne Thoresen, Jon Hanley, Andrew Randall, C. Patrick Case
  • 雑誌名: Exp. Neurol. 巻: 261 ページ: 386-395
  • DOI: 10.1016/j.expneurol.2014.05.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] 3D-fibroblast tissues constructed by a cell-coat technology enhance tight-junction formation of human colon epithelial cells. (2015)
  • 著者名/発表者名: Michiya Matsusaki, Daichi Hikimoto, Akihiro Nishiguchi, Koji Kadowaki, Kayoko Ohura, Teruko Imai, Mitsuru Akashi
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 巻: 457 号: 3 ページ: 363-369
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2014.12.118
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cell-Cell Crosslinking by Bio-Molecular Recognition of Heparin-Based Layer-by-Layer Nanofilms (2015)
  • 著者名/発表者名: Akihiro Nishiguchi, Michiya Matsusaki, Mitsuru Akashi
  • 雑誌名: Macromol. Biosci 巻: 15 号: 3 ページ: 312-317
  • DOI: 10.1002/mabi.201400415
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamic Nano-Interfaces Enable Harvesting of Functional 3D-Engineered Tissues (2015)
  • 著者名/発表者名: Akihiro Nishiguchi, Michiya Matsusaki, Shigeru Miyagawa, Yoshiki Sawa, Mitsuru Akashi
  • 雑誌名: Adv. Healthcare Mater.
  • 説明: 【掲載確定】印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] 細胞外マトリックスのレイヤーバイレイヤーによる組織構築 (2015)
  • 著者名/発表者名: 西口昭広, 松崎典弥, 明石満
  • 雑誌名: 三次元ティッシュエンジニアリング 巻: 2 ページ: 281-291
• [雑誌論文] Ultrastructure of blood and lympllatic vascular networks in three-dimensional cultured tissues fabricated by extracellular matrix nanofilm-based cell accumulation technique Microscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshiya Asano, Akihiro Nishiguchi, Michiya Matsusaki, Daisuke Okano, Erina Saito, Miitsuru Akashi, Hiroshi Shimoda
  • 雑誌名: Microscopy 巻: (In press) 号: 3 ページ: 219-226
  • DOI: 10.1093/jmicro/dfu005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of angiogenic factors and 3D-microenvironments on vascularization within sandwich cultures (2014)
  • 著者名/発表者名: Akihiro Nishiguchi, Michiya Matsusaki, Yoshiya Asano, Hiroshi Shimoda, Mitsuru Akashi
  • 雑誌名: Biomaterials 巻: (In press) 号: 17 ページ: 4739-4748
  • DOI: 10.1016/j.biomaterials.2014.01.079
  • 査読あり
• [雑誌論文] Layer by Layer細胞コーティング法～マテリアル技術からのアプローチ～ (2014)
  • 著者名/発表者名: 西口昭広, 松崎典弥, 明石 満
  • 雑誌名: バイオファブリケーション～機械で臓器を作る～ 巻: 31 ページ: 28-36
  • NAID: 120005478324
• [雑誌論文] 石灰化促進のための高分子材料 (2013)
  • 著者名/発表者名: 西口昭広、明石 満
  • 雑誌名: 未来型人工関節を目指して―その歴史から将来展望まで― 巻: 1 ページ: 206-211
• [雑誌論文] 細胞積層技術による生体外での血管モデルの構築と血管機能評価への応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 松崎典弥, 門脇功治, 西口昭広, 明石 満
  • 雑誌名: 日本生理学雑誌 巻: 74 ページ: 250-251
  • NAID: 120005478227
  • 査読あり
• [学会発表] In Vitro Tumor Invasion and Metastasis Assays Using 3D-Human Tumor Models with Blood-and-Lymph-Capillary Networks (2015)
  • 著者名/発表者名: 西口昭広
  • 学会等名: society For Biomaterial 2014 Annual Meeting & Exposition
  • 発表場所: Denver(US)
  • 年月日: 2015-04-16
  • 説明: 【発表確定】
• [学会発表] 脈管構造を有する三次元腫瘍浸潤モデルを用いたin vitro脈管侵襲性評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 西口昭広
  • 学会等名: 第14回再生医療学会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2015-03-19
• [学会発表] 生分解性ゲルナノ薄膜の還元刺激に応答した動的界面構造制御による三次元組織の回収 (2014)
  • 著者名/発表者名: 西口昭広
  • 学会等名: 第36回日本バイオマテリアル学会大会
  • 発表場所: タワーホール船堀
  • 年月日: 2014-11-17
• [学会発表] 分解性を制御した生体還元物質応答型ゲル薄膜を用いた三次元組織体の構築と回収 (2014)
  • 著者名/発表者名: 西口昭広
  • 学会等名: 第63回高分子討論会
  • 発表場所: 長崎大学
  • 年月日: 2014-09-24
• [学会発表] 生体還元物質に応答して分解可能なゲル薄膜を用いた三次元組織体の回収 (2014)
  • 著者名/発表者名: 西口昭広
  • 学会等名: 関西バイオマテリアル学会若手研究会
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2014-08-05
• [学会発表] 生体還元物質に応答して分解する刺激応答性ゲル薄膜を用いた三次元組織体の新規回収法の創製 (2014)
  • 著者名/発表者名: 西口昭広
  • 学会等名: 第43回医用高分子
  • 発表場所: 産業技術総合研究所
  • 年月日: 2014-07-28
• [学会発表] 生体の還元物質に応答して崩壊する刺激応答性ゲル薄膜の作製と三次元組織体の新規回収法の創製 (2014)
  • 著者名/発表者名: 西口昭広
  • 学会等名: 高分子研究発表会
  • 発表場所: 神戸県民会館
  • 年月日: 2014-07-24
• [学会発表] 細胞表面への交互積層ナノ薄膜形成に基づく三次元生体組織モデルの構築と機能評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 西口昭広
  • 学会等名: 第63回高分子年次大会
  • 発表場所: 名古屋国際会講場
  • 年月日: 2014-05-29
• [学会発表] 毛細血管とリンパ管網を有する三次元組織モデルを用いた腫瘍浸潤および転移挙動の評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 西口昭広
  • 学会等名: 第13回再生医療学会
  • 発表場所: 京都国際会館
  • 年月日: 2014-03-04
• [学会発表] 細胞集積法による血管・リンパ管網を有する三次元創傷治癒組織の構築と腫瘍浸潤・転移評価への応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 西口昭広
  • 学会等名: 第35回日本バイオマテリアル学会大会
  • 発表場所: タワーホール船堀
  • 年月日: 2013-11-26
• [学会発表] 細胞集積法による毛細血管およびリンパ管網を含む三次元腫瘍浸潤・転移モデルの創製 (2013)
  • 著者名/発表者名: 西口昭広
  • 学会等名: 第62回高分子討論会
  • 発表場所: 金沢大学
  • 年月日: 2013-09-11
• [学会発表] 細胞集積法による毛細血管およびリンパ管網を有する3次元腫瘍浸潤・転移モデルの構築と癌性腹膜炎モデルへの応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 西口昭広
  • 学会等名: 関西バイオマテリアル学会若手研究会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2013-08-31
• [学会発表] 細胞集積法による毛細血管網を含む三次元創傷治癒組織の構築と腫瘍浸潤モデルへの応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 西口昭広
  • 学会等名: 第42回医用高分子
  • 発表場所: 産業技術総合研究所
  • 年月日: 2013-07-29
• [学会発表] 細胞集積法による毛細血管網を有する様々な三次元組織体の構築と血管網構造の制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 西口昭広
  • 学会等名: 高分子研究発表会
  • 発表場所: 神戸県民会館
  • 年月日: 2013-07-14
• [学会発表] Construction of 3D-Vascularized Granulation Tissue Models by Coating of Extracellular Matrix Nanofilms on Cell Surfaces to Evaluate In Vitro Tumor Invasion Process (2013)
  • 著者名/発表者名: 西口昭広
  • 学会等名: 第62回高分子年次大会
  • 発表場所: 京都国際会館
  • 年月日: 2013-05-29
• [学会発表] Fabdcation of Vascularized 3D-Wound Healing Fibrous Tissues and Application for In Vitro Tumor Invasion Models (2013)
  • 著者名/発表者名: 西口昭広
  • 学会等名: Society For Biomaterial 2013 Annual Meeting & Exposition
  • 発表場所: Boston (US)
  • 年月日: 2013-04-10
• [学会発表] 単一細胞表面へのナノECM薄膜形成に基づく血管・リンパ管網導入三次元組織の構築と臓器モデルへの応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 西口昭広
  • 学会等名: 第33回日本バイオマテリアル学会大会
  • 発表場所: 仙台国際センター(宮城県)
  • 年月日: 2012-11-26
• [学会発表] Nanoparticle Toxicity Assay Systems Using 3D-Human Barrier Models with Blood Capillaries Fabricated by the Cell-Accumulation Technique (2012)
  • 著者名/発表者名: 西口昭広
  • 学会等名: Nanobio
  • 発表場所: シアトル(アメリカ)
  • 年月日: 2012-07-23
• [学会発表] ナノ粒子毒性の生体外評価を可能とする三次元バリア組織モデルの創製 (2012)
  • 著者名/発表者名: 西口昭広
  • 学会等名: 58回高分子研究発表会
  • 発表場所: 神戸県民会館(兵庫県)
  • 年月日: 2012-07-13
• [学会発表] 細胞集積法によるヒト胎盤バリアモデルの構築とナノ粒子毒性評価への応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 西口昭広
  • 学会等名: 第41回医用高分子シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学(東京都)
  • 年月日: 2012-06-25
• [学会発表] 細胞集積法による毛細血管網モデルの構築とナノトキシコロジー評価への応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 西口昭広
  • 学会等名: 第11回日本再生医療学会総会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • 年月日: 2012-06-14
• [学会発表] Rapid Fabrication of Blood-capillary Tissue Models by Controlling 3D-intercellular Adhesion Using Polymer Nanofilms (2012)
  • 著者名/発表者名: 西口昭広
  • 学会等名: World Biomaterials Conference
  • 発表場所: 成都(中国)
  • 年月日: 2012-06-01
• [学会発表] 交互積層ナノ薄膜による毛細血管モデルの構築と毒性評価モデルへの応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 西口昭広
  • 学会等名: 第61回高分子年次大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • 年月日: 2012-05-28
• [備考]
  • URL: http://www.chem.eng.osaka-u.ac.jp/~akashi-lab/company.html
• [備考]
  • URL: http://www.chem.eng.osaka-u.ac.jp/~akashi-lab/company.html
• [備考]
  • URL: http://www.chem.eng.osaka-u.ac.jp/~akashi-lab/company.html