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電気化学を用いた三次元細胞組織の構築(国際共同研究強化)

研究課題

研究課題/領域番号 15KK0232
研究種目

国際共同研究加速基金(国際共同研究強化)

配分区分基金
研究分野 生物機能・バイオプロセス
研究機関横浜国立大学

研究代表者

福田 淳二  横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (80431675)

研究期間 (年度) 2016 – 2019
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
14,170千円 (直接経費: 10,900千円、間接経費: 3,270千円)
キーワード血管内皮細胞 / 肝細胞 / ティッシュエンジニアリング / 再生医療 / 三次元培養 / Tissue Engineering / Vascular network / Electrochemistry / Chemical engineering / 毛細血管 / 電気化学 / 光架橋性ゼラチン / 肝臓 / マイクロ流路 / 血管新生 / 電気化学細胞脱離 / 血管 / マイクロデバイス
研究成果の概要

再生医療の実現には、立体的かつ高細胞密度の組織を作製する必要がある。しかしながら、送液可能な血管構造を作製する技術が未だ開発されておらず、このような組織を作製することは困難である。特に低酸素障害を回避するためには、このような血管構造作製方法は十分に素早い必要がある。研究代表者らは、電気化学的に細胞を培養表面から脱離させハイドロゲルに転写する方法を提案してきた。本研究では、この方法をニードル表面に応用することで素早く血管様構造を作製する技術を確立した。国際共同研究を通して、この血管構造作製技術を組織作製に応用し、組織作製に有用であることを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

細胞そのものを利用する新しい治療法として再生医療に期待が寄せられている。すでに皮膚や角膜などの薄い2次元的な組織は臨床応用が開始されており、その成果が示されている。しかし、肝臓や膵臓などの厚みのあるより重要な臓器・組織は、未だに作製が難しいのが現状である。これは、組織が厚くなると、酸素の供給が組織表面からの拡散のみでは不十分となるためである。つまり、cmサイズの立体的な組織の作製には、酸素や栄養素の運搬を担う血管網構造を作製する技術が必要であり、本研究プロジェクトでは、当該分野で独自の技術を有する海外の研究者と共同研究を実施し、この課題の解決に取り組んだ。

報告書

(5件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (40件)

すべて 2020 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 7件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 6件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 11件、 招待講演 5件) 図書 (3件) 備考 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] Massachusetts Institute of Technology(米国)2018

    • 年月日
      2018-08-06
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Seoul National University(韓国)2018

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Wollongong(オーストラリア)2018

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Politecnico di Milano, IRCCS Galeazzi Orthopaedic Institute(イタリア)2016

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Tailored cell sheet engineering using microstereolithography and electrochemical cell transfer2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Kobayashi, C.E.J. Cordonier, Y. Noda, F. Nagase, J. Enomoto, T. Kageyama, H. Honma, S. Maruo, J. Fukuda
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 号: 1 ページ: 1802-1802

    • DOI

      10.1038/s41598-019-46801-9

    • NAID

      120006713342

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Preparation of hair beads and hair follicle germs for regenerative medicine2019

    • 著者名/発表者名
      T. Kageyama, L. Yan, A. Shimizu, S. Maruo, J. Fukuda
    • 雑誌名

      Biomaterials

      巻: 212 ページ: 55-63

    • DOI

      10.1016/j.biomaterials.2019.05.003

    • NAID

      120006707808

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Vascularized Bone-Mimetic Hydrogel Constructs by 3D Bioprinting to Promote Osteogenesis and Angiogenesis2019

    • 著者名/発表者名
      Anada Takahisa、Pan Chi-Chun、Stahl Alexander、Mori Satomi、Fukuda Junji、Suzuki Osamu、Yang Yunzhi
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 20 号: 5 ページ: 1096-1096

    • DOI

      10.3390/ijms20051096

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] ynergic effects of oxygen supply and antioxidants on pancreatic β-cell spheroids2019

    • 著者名/発表者名
      D. Myasnikova, T. Osaki, K. Onishi, T. Kageyama, B. Zhang, J. Fukuda
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 号: 1 ページ: 1802-1802

    • DOI

      10.1038/s41598-018-38011-6

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Engineering of perfusable double-layered vascular structures using contraction of spheroid-embedded hydrogel and electrochemical cell detachment2019

    • 著者名/発表者名
      Shimazu Yuka、Zhang Binbin、Yue Zhilian、Wallace Gordon G.、Fukuda Junji
    • 雑誌名

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      巻: 127 号: 1 ページ: 114-120

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2018.07.006

    • NAID

      120006539323

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Gold cleaning methods for preparation of cell culture surfaces for self-assembled monolayers of zwitterionic oligopeptides2018

    • 著者名/発表者名
      J. Enomoto, T. Kageyama, D. Myasnikova, K. Onishi, Y. Kobayashi, Y. Taruno, T. Kanai, J. Fukuda
    • 雑誌名

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      巻: 125 号: 5 ページ: 606-612

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2017.12.014

    • NAID

      40021552684

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Herringbone-like hydrodynamic structures in microchannels: A CFD model to evaluate the enhancement of surface binding2017

    • 著者名/発表者名
      E. Bianchi, M. Piergiovanni, C. Arrigoni, J. Fukuda, A. Gautieri, M. Moretti, G. Dubini
    • 雑誌名

      Medical Engineering and Physics

      巻: 48 ページ: 62-67

    • DOI

      10.1016/j.medengphy.2017.07.003

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Catch-and-Release of Target Cells Using Aptamer-Conjugated Electroactive Zwitterionic Oligopeptide SAM2017

    • 著者名/発表者名
      J. Enomoto, T. Kageyama, T. Osaki, F. Bonalumi, F. Marchese, A. Gautieri, E. Bianchi, G. Dubini, C. Arrigoni, M. Moretti, and J. Fukuda
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 43375-43375

    • DOI

      10.1038/srep43375

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Rational Design of Prevascularized Large 3D Tissue Constructs Using Computational Simulations and Biofabrication of Geometrically Controlled Microvessels2016

    • 著者名/発表者名
      C. Arrigoni, M. Bongio, G. Dubini, S. Bersini, J. Enomoto, J. Fukuda, M. Moretti
    • 雑誌名

      Advanced Healthcare Materials

      巻: 5 号: 13 ページ: 1617-26

    • DOI

      10.1002/adhm.201500958

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] ハイドロゲルの変形を利用した四次元組織構築法の確立2019

    • 著者名/発表者名
      小澤聖奈、景山達斗、Binbin Zhang、福田淳二
    • 学会等名
      日本動物細胞工学会 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 細胞形態モニタリング装置とこれを用いた細胞分化能の予測2019

    • 著者名/発表者名
      増本美波、大崎達哉、景山達斗、Binbin Zhang、木村博之、坂根勲、高橋晋太郎、瀧本真一、福田淳二
    • 学会等名
      日本動物細胞工学会 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 毛髪再生医療のための細胞培養技術2019

    • 著者名/発表者名
      福田淳二
    • 学会等名
      日本バイオマテリアル学会第9回九州ブロック講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞形態モニタリング装置と細胞分化機能の予測2019

    • 著者名/発表者名
      増本美波、大崎達哉、景山達斗、Binbin Zhang、木村博之、坂根勲、高橋晋太郎、瀧本真一、福田淳二
    • 学会等名
      日本動物実験代替法学会第32回
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 4D tissue engineering using hydrogel swelling and shrinkage2019

    • 著者名/発表者名
      Sena Ozawa, Binbin Zhang, Junji Fukuda
    • 学会等名
      APCChE2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cell Morphology Monitoring during Culture for Daily Cell Quality Control2019

    • 著者名/発表者名
      Minami Masumoto, Tatsuya Osaki, Tatsuto Kageyama, Binbin Zhang, Isao Sakane, Shintaro Takahashi, Shinichi Takimoto & Junji Fukuda
    • 学会等名
      TERMIS-AM 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Antioxidant and Glucose Influence on ROS Production and Insulin Secretion of Pancreatic β-cell Spheroids Cultured in Polydimethylsiloxane Microwell Array Device2019

    • 著者名/発表者名
      Dina Myasnikova, Junji Fukuda
    • 学会等名
      TERMIS-AP 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Vascularized bone grafts prepared with hydrogel micro-dispenser and 3D mesh printing2019

    • 著者名/発表者名
      Hikaru Akieda, Tatsuto Kageyama, Yohei Noda, Shoji Maruo, Junji Fukuda
    • 学会等名
      2019 MRS fall meeting & exihibit
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Engineering 3D tissues in vitro2019

    • 著者名/発表者名
      Junji Fukuda
    • 学会等名
      2019 Ischemic/hypoxic Disease Institute International Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 血管を含む立体組織をつくるアプローチ2018

    • 著者名/発表者名
      福田淳二
    • 学会等名
      第80回日本生物工学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 神経・血管相互作用を利用したダブルネットワークの形成誘導2018

    • 著者名/発表者名
      林慎也、大崎達哉、福田淳二
    • 学会等名
      日本動物実験代替法学会 第31回大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 電気化学細胞脱離のための金表面洗浄法2018

    • 著者名/発表者名
      楯芳樹、榎本詢子、景山達斗、福田淳二、松下淳、秋本紗希、根本悠平
    • 学会等名
      化学工学会 第84年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Engineering small and large tissues based on oxygen supply2018

    • 著者名/発表者名
      Junji Fukuda
    • 学会等名
      TERMIS-WC 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fabrication of vascularized bone grafts using bone beads2018

    • 著者名/発表者名
      Hikaru Akieda, Yukie Sonoyama, Tatsuto Kageyama, Yohei Noda, Shoji Maruo, Junji Fukuda
    • 学会等名
      TERMIS-WC 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 送液可能な血管様構造を用いた血管新生評価デバイスの開発2017

    • 著者名/発表者名
      篠原礼奈、榎本詢子、大﨑達哉、小関智光、中尾裕利、福田淳二
    • 学会等名
      第16回日本再生医療学会総会
    • 発表場所
      仙台国際センター
    • 年月日
      2017-03-07
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Surface Design for Catch-and-release of Target Cells using Electrochemical Cell Detachment2017

    • 著者名/発表者名
      Junko Enomoto, AlfonsoGautieri, Junji Fukuda
    • 学会等名
      12th Annual International Electromaterials Science Symposium
    • 発表場所
      North Wollongong, Australia
    • 年月日
      2017-02-08
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Engineering 3D tissues using oxygen-permeable spheroid plate2016

    • 著者名/発表者名
      Kisaki Onishi, Junko Enomoto, Rena Shinohara, Dina Myasnikova, Junji Fukud
    • 学会等名
      Termis-AM 2016
    • 発表場所
      San diego, USA
    • 年月日
      2016-12-11
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Array of perfusable three-dimensional microvasculatures on active tilting stage2016

    • 著者名/発表者名
      Rena Shinohara, Junko Enomoto, Tatsuya Osaki, Yuka Kobayashi, Tomomitsu Ozeki, Hirotoshi Nakao, Junji Fukuda
    • 学会等名
      2016MRS Fall Meeting
    • 発表場所
      Boston, USA
    • 年月日
      2016-11-27
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Transplantation of tailored cell sheets using micro stereolithography and electrochemical cell transfer2016

    • 著者名/発表者名
      Yuka Kobayashi, Christopher E.J. Cordonier, Fuminori Nagase, Hideo Honma, Shoji Maruo, Junji Fukuda
    • 学会等名
      International Conference on Biofabrication 2016
    • 発表場所
      Winston-Salem, USA
    • 年月日
      2016-10-29
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] アプタマー修飾オリゴペプチド層を用いた選択的な細胞のキャッチ&リリース2016

    • 著者名/発表者名
      榎本詢子、Alfonso Gautieri、福田淳二
    • 学会等名
      第68回日本生物工学会大会(2016)
    • 発表場所
      富山国際会議場
    • 年月日
      2016-09-28
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] マイクロ光造形法と生体適合性金めっきを用いた立体細胞シートの作製2016

    • 著者名/発表者名
      小林優香、Christopher E.J. Cordonier、永瀬史憲、本間英夫、丸尾昭二、福田淳二
    • 学会等名
      第68回日本生物工学会大会(2016)
    • 発表場所
      富山国際会議場
    • 年月日
      2016-09-28
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [図書] 生体適合無電解金めっきを用いたテーラーメイド型細胞シート移植法2020

    • 著者名/発表者名
      Christopher E.J. Cordonier、福田淳二
    • 出版者
      日刊工業新聞社
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [図書] 血管を有する組織を作るアプローチ、骨格筋研究を核とした筋スマート社会2019

    • 著者名/発表者名
      林慎也、景山達斗、大崎達哉、福田淳二
    • 出版者
      シー・エム・シー出版
    • ISBN
      9784904482629
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [図書] 生体適合性無電解金めっきの研究2019

    • 著者名/発表者名
      Christopher E.J. Cordonier、鈴木陽平、福田淳二、丸尾昭二、本間英夫
    • 出版者
      (一社)表面技術協会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] Tailored cell sheets to improve post-operative..

    • URL

      https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-09/ynu-ts091819.php

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 'テーラーメイド'の3次元構造細胞シートの作成に成功

    • URL

      https://eurekalert.org/pub_releases_ml/2019-09/ynu-4091819.php

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [産業財産権] 培養装置及び培養方法2016

    • 発明者名
      小関智光、中尾裕利、福田淳二、篠原礼奈、大崎達哉
    • 権利者名
      株式会社アルバック、横浜国立大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2016-04-28
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2016-10-04   更新日: 2021-02-19  

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