光分解型３次元培養基材を用いたテーラーメード抗がん剤感受性検査法の開発

• 研究課題/領域番号: 14J07186
• 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: 生体医工学・生体材料学
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 田村 磨聖 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 創薬基盤研究部門, 特別研究員(PD)
• 研究期間 (年度): 2014-04-25 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 細胞分離 / がん / 細胞形態 / テーラーメード検査 / 抗がん剤薬剤感受性試験 / 光分解性ゲル / クリック反応 / 3次元培養 / 3次元細胞培養 / 感受性試験

研究実績の概要

本テーマの目的は、腫瘍組織由来の細胞群から薬剤耐性の細胞あるいは悪性がん細胞（浸潤細胞）を選び出し、テーラーメード検査に用いる細胞材料を提供することである。
H26年度は、本テーラーメード検査用の光分解型培養基材の合成を行い、細胞分離が可能な培養基材を開発し、H27年度には、クリック反応による光分解型ゲルの合成を行うことで、生理活性物質を添加できるとともに、細胞の浸潤挙動をより観察しやすいゲルを開発した。本年度は、化学発がんマウス腫瘍由来の細胞を用いた検討を実施するとともに、前年度まで改良してきたゲルを用いてマウス乳がん由来細胞の薬剤感受性試験、あるいは細胞の形態とがん細胞悪性度の関係を検討した。
マウス乳がん由来細胞を光分解型ゲル中で培養し、増殖した細胞の増殖形態を基に、顆粒状細胞とコロニー状細胞の2種類の細胞に分類した。光照射により標的細胞周囲のゲルを分解し、目的とする2種類の細胞を得て実験に用いる細胞を樹立した。このとき、種類ごとに2回同様の作業を行い、細胞分離を行わない母株も併せて合計5種の細胞株を実験に用いた。これらの分離細胞を用いて、光分解性ゲル中の細胞形態とがん悪性度に関して検討を行った。光分解性ゲル中で顆粒状に増殖した細胞はスフェロイドを形成せず、コロニー状に増殖した細胞はスフェロイドを形成した。また、これらの細胞をヌードマウスに移植すると、コロニー状の細胞は皮下で腫瘍を増大する性質が強く、顆粒状の細胞は移植部から他の臓器へと転移し易い性質を示すことが分かった。一方で、薬剤感受性と細胞の形態についても、薬剤の種類によっては関連し得るデータを得た。
更なるメカニズムの解析、細胞の形態と薬剤感受性あるいはその背景となる遺伝子発現・変異の検討などは今後の研究課題として残った。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Radiotherapy for cancer using X-ray fluorescence emitted from iodine (2017)
  • 著者名/発表者名: Masato Tamura, Hiromu Ito, Hirofumi Matsui
  • 雑誌名: Scientific reports 巻: 7 号: 1 ページ: 43667-43667
  • DOI: 10.1038/srep43667
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Click-crosslinkable and photodegradable gelatin hydrogels for cytocompatible optical cell manipulation in natural environment (2015)
  • 著者名/発表者名: Masato Tamura, Fumiki Yanagawa, Shinji Sugiura, Toshiyuki Takagi, Kimio Sumaru, Toshiyuki Kanamori
  • 雑誌名: Scientific reports 巻: 5 号: 1 ページ: 15060-15060
  • DOI: 10.1038/srep15060
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Synthesis, Photophysical Properties, and Biological Evaluation of trans-Bisthioglycosylated Tetrakis(fluorophenyl)chlorin for Photodynamic Therapy (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Hirohara, C. Oka, M. Totani, M. Obata, J. Yuasa, H. Ito, M. Tamura, H. Matsui, K. Kakiuchi, T. Kawai, M. Kawaichi, M. Tanihara
  • 雑誌名: J. Med. Chem. 巻: 58 号: 21 ページ: 8658-8670
  • DOI: 10.1021/acs.jmedchem.5b01262
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Micropatterning of click-crosslinked and photodegradable hydrogels for 3D perfusion culture (2015)
  • 著者名/発表者名: Fumiki Yanagawa, Masato Tamura, Shinji Sugiura, Toshiyuki Takagi, Kimio Sumaru, Toshiyuki Kanamori,
  • 雑誌名: Proceeding of MicroTAS 巻: 1 ページ: 615-617
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A mitochondrial superoxide theory for oxidative stress diseases and aging (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiroko P. Indo, Hsiu-chuan Yen, Ikuo Nakanishi, Ken-ichiro Matsumoto, Masato Tamura, Yumiko Nagano, Hirofumi Matsui, Oleg Gusev, Richard Cornette, Takashi Okuda, Yukiko Minamiyama, Hiroshi Ichikawa, Shigeaki Suenaga, Misato Oki, Tsuyoshi Sato, Toshihiko Ozawa, Daret K. St. Clair, Hideyuki J. Majima
  • 雑誌名: Journal of clinical biochemistry and nutrition 巻: 56 ページ: 1-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical cell separation from three-dimensional environment in photodegradable hydrogels for pure culture techniques (2014)
  • 著者名/発表者名: Masato Tamura, Fumiki Yanagawa, Shinji Sugiura, Toshiyuki Takagi, Kimio Sumaru, Hirofumi Matsui, Toshiyuki Kanamori
  • 雑誌名: Scientific reports 巻: 4 号: 1 ページ: 4793-4793
  • DOI: 10.1038/srep04793
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Fluorescence-based co-culture of normal and cancerous cells as an indicator of therapeutic effects in cancer (2014)
  • 著者名/発表者名: Masato Tamura, Hirofumi Matsui, Ichinosuke Hyodo, Junko Tanaka, Yoshihiro Miwa
  • 雑誌名: European journal of pharmaceutical sciences 巻: 63C ページ: 1-7
  • DOI: 10.1016/j.ejps.2014.06.014
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 細胞形態を指標とした光分解性ゲルからの細胞分離技術の開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 田村磨聖、渋田真結、杉浦慎治、加藤竜司、柳沢真澄、松井裕史、蟹江慧、佐藤琢、 高木俊之、須丸公雄、金森敏幸
  • 学会等名: つくば医工連携フォーラム2017
  • 発表場所: 物質・材料研究機構 (茨城)
• [学会発表] Click-crosslinkable and photodegradable gelatin hydrogels for cell separation (2016)
  • 著者名/発表者名: Masato Tamura, Fumiki Yanagawa, Shinji Sugiura, Toshiyuki Takagi, Kimio Sumaru, Toshiyuki Kanamori
  • 学会等名: ICBS2016
  • 発表場所: Ito Hall at the University of Tokyo (Tokyo)
  • 年月日: 2016-11-28
  • 国際学会
• [学会発表] 光照射による形態別細胞分離システムの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田村磨聖、渋田真結、杉浦慎治、加藤竜司、柳沢真澄、松井裕史、蟹江慧、佐藤琢、高木俊之、須丸公雄、金森敏幸
  • 学会等名: Cheminas 34th
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場 (千葉)
  • 年月日: 2016-09-06
• [学会発表] Development of photodegradable gelatin hydrogels and image analysis technique for automatic optical cell separation system based on the cellular morphology in embedding culture (2016)
  • 著者名/発表者名: Masato Tamura, Shinji Sugiura, Taku Satoh, Toshiyuki Kanamori, Mayu Shibuta, Kei Kanie, Ryuji Kato, Hirofumi Matsui, Masumi Yanagisawa
  • 学会等名: 10th World Biomaterials Congress (WBC) 2016
  • 発表場所: Montreal Convention Center (Montereal, Canada)
  • 年月日: 2016-05-17
  • 国際学会
• [学会発表] Development of an optical cell separation based on a cellular shape using click-crosslinkable and photodegradable gelatin hydrogels (2016)
  • 著者名/発表者名: Masato Tamura, Shinji Sugiura, Taku Satoh, Toshiyuki Takagi, Toshiyuki Kanamori, Mayu Shibuta, Kei Kanie, Ryuji Kato, Hirofumi Matsui, Masumi Yanagisawa
  • 学会等名: The 8th international conference on Microtechnologies in medicine and Biology MMB 2016
  • 発表場所: Seoul National University (Seoul, Korea)
  • 年月日: 2016-04-20
  • 国際学会
• [学会発表] 光分解性ゲル包埋培養からの形態別細胞分離システムの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田村 磨聖、渋田真結、杉浦慎治、加藤竜司、柳沢真澄、松井裕史、蟹江慧、佐藤琢、 高木俊之、須丸公雄、金森敏幸
  • 学会等名: 第23回HAB研究機構学術年会
  • 発表場所: 産業技術総合研究所 (茨城)
• [学会発表] 形状によるがん細胞選別システムの開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 田村磨聖
  • 学会等名: 32nd Cheminas
  • 発表場所: 北九州国際会議場（福岡）
  • 年月日: 2015-11-26
• [学会発表] Click-crosslinkable and photodegradable gelatin hydrogels for threedimensional microscale cell processing (2015)
  • 著者名/発表者名: Masato Tamura
  • 学会等名: 7th international symposium on microchemistry and microsystems
  • 発表場所: 京都大学（京都）
  • 年月日: 2015-06-08
  • 国際学会
• [学会発表] 光分解性ゲルを用いた3次元培養細胞の選択的分離 (2015)
  • 著者名/発表者名: 田村磨聖， 柳川史樹， 杉浦慎治， 高木俊之， 須丸公雄， 松井裕史， 金森敏幸
  • 学会等名: 細胞アッセイ技術の現状と将来
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-01-13
• [学会発表] Optical cell separation from 3D culture environment in photodegradable hydrogels for pure culture techniques (2014)
  • 著者名/発表者名: Masato Tamura, Fumiki Yanagawa, Shinji Sugiura, Toshiyuki Takagi, Kimio Sumaru, Hirofumi Matsui, Toshiyuki Kanamori
  • 学会等名: EMBS Micro and Nanotechnology in Medicine conference
  • 発表場所: hawaii
  • 年月日: 2014-12-07 – 2014-12-14
• [学会発表] Photodegradable hydrogels for optical cell separation from three-dimensional environment (2014)
  • 著者名/発表者名: Masato Tamura, Fumiki Yanagawa, Shinji Sugiura, Toshiyuki Takagi, Kimio Sumaru, Hirofumi Matsui, Toshiyuki Kanamori
  • 学会等名: IPC 2014
  • 発表場所: Ibaraki
  • 年月日: 2014-12-02 – 2014-12-05
• [学会発表] Optical cell separation with photodegradable hydrogels rom three-dimensional environment or pure culture techniques (2014)
  • 著者名/発表者名: Masato Tamura, Fumiki Yanagawa, Shinji Sugiura, Toshiyuki Takagi, Kimio Sumaru, Hirofumi Matsui, Toshiyuki Kanamori
  • 学会等名: PN&G 2014
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2014-11-10 – 2014-11-14
• [学会発表] 光分解性ゲルを用いた局所光照射による3次元培養細胞の選択的抽出 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田村磨聖， 柳川史樹， 杉浦慎治， 高木俊之， 須丸公雄， 松井裕史， 金森敏幸
  • 学会等名: 第21回HAB研究機構学術年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-05-16 – 2014-05-17
• [産業財産権] サンドイッチ培養用培養容器 (2015)
  • 発明者名: 杉浦慎治、佐藤琢、田村磨聖、金森敏幸、柳沢真澄
  • 権利者名: 産業技術総合研究所、エンジニアリングシステム株式会社
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2015-065009
  • 出願年月日: 2015-03-26