革新的血管機能解析マイクロデバイスの開発

• 研究課題/領域番号: 16H04170
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 分析化学
• 研究機関: 日本女子大学
• 研究代表者: 佐藤 香枝 日本女子大学, 理学部, 教授 (40373310)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円); 2019年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2018年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2017年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2016年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
• キーワード: マイクロデバイス / 血管 / 血液細胞 / マイクロ流路分析 / 造血幹細胞 / 肺高血圧症 / マイクロ・ナノデバイス / 細胞・組織 / 分析科学 / 生体機能利用

研究成果の概要

本研究では、血管バイオアッセイに用いるマイクロデバイスを開発した。血液の流れを模倣して送液培養できるデバイス、血管拡張を模倣した細胞伸展培養デバイス、またゼラチンを材料としたデバイスを開発した。このデバイス培養は、組み込む細胞を換えることで、様々な血管モデルを作り出すことができる。応用例として、1.哺乳類の発生初期での造血形成、2.肺高血圧症における平滑筋細胞の増殖の研究に取り組んだ。

研究成果の学術的意義や社会的意義

細胞バイオアッセイは、動物を使わずに物質が生物に及ぼす影響を細胞で評価する分析方法である。近年、ヒトの細胞微小環境を正確に反映する組織モデルによるアッセイの開発が求められている。本研究では、血管内皮細胞の培養条件を詳細に調べ周囲の細胞や間質とともに再構成することで、生理的に適切な血管モデルの構築を試みた。開発したモデルは発生学から難治疾患解明まで広く血管研究に貢献できる。

研究成果

• [雑誌論文] マイクロ血管デバイスの開発とバイオ分析化学への応用 (2022)
  • 著者名/発表者名: 佐藤香枝
  • 雑誌名: 分析化学 巻: 71 ページ: 53-58
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Influence of Culture Conditions on Cell Proliferation in a Microfluidic Channel (2019)
  • 著者名/発表者名: SATO Kae、SATO Miwa、YOKOYAMA Mizuho、HIRAI Mai、FURUTA Aya
  • 雑誌名: Analytical Sciences 巻: 35 号: 1 ページ: 49-56
  • DOI: 10.2116/analsci.18SDP04
  • NAID: 130007554818
  • ISSN: 0910-6340, 1348-2246
  • 年月日: 2019-01-10
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A microfluidic cell stretch device to investigate the effects of stretching stress on artery smooth muscle cell proliferation in pulmonary arterial hypertension. (2019)
  • 著者名/発表者名: Sato K, Nitta M, Ogawa A.
  • 雑誌名: Inventions 巻: 4 号: 1 ページ: 1-1
  • DOI: 10.3390/inventions4010001
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Recent Progress in the Development of Microfluidic Vascular Models (2018)
  • 著者名/発表者名: SATO Kae、SATO Kiichi
  • 雑誌名: Analytical Sciences 巻: 34 号: 7 ページ: 755-764
  • DOI: 10.2116/analsci.17R006
  • NAID: 130007403436
  • ISSN: 0910-6340, 1348-2246
  • 年月日: 2018-07-10
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Development of a Simple Permeability Assay Method for Snake Venom-induced Vascular Damage (2018)
  • 著者名/発表者名: SATO Kae、KODAMA Ayuki、KASE Chikako、HIRAKAWA Satoshi、ATO Manabu
  • 雑誌名: Analytical Sciences 巻: 34 号: 3 ページ: 323-327
  • DOI: 10.2116/analsci.34.323
  • NAID: 130006470875
  • ISSN: 0910-6340, 1348-2246
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] ゼラチンを用いた3ウェル連結型細胞培養デバイスの作製 (2021)
  • 著者名/発表者名: 池田 涼音、関根 詩乃、別所 朋香、大月 陽香、柴田 紗希、中野 実紅、佐藤 香枝
  • 学会等名: 化学とマイクロ・ナノシステム学会 第43回研究会
• [学会発表] 伸展培養したOP9細胞が血液細胞分化に及ぼす影響：伸展培養で活性化される遺伝子の解明 (2021)
  • 著者名/発表者名: 池田 涼音，前田 桃子，北島 健二，原 孝彦，佐藤 香枝
  • 学会等名: Chem-Bio Joint Seminar 2021
• [学会発表] 共焦点顕微鏡で観察可能な再剥離式細胞培養デバイスの作製 (2021)
  • 著者名/発表者名: 関根 詩乃，佐藤 香枝
  • 学会等名: Chem-Bio Joint Seminar 2021
• [学会発表] DEVELOPMENT OF CELL CULTURE MICRODEVICE USING GELATIN GEL (2019)
  • 著者名/発表者名: Sasaki, S., Sato, K
  • 学会等名: The 23rd International Conference on. Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (microTAS 2019)
  • 国際学会
• [学会発表] STRETCHABLE MICROPATTERNED MEMBRANE INTEGRATED IN MICROFLUIDIC DEVICES FOR PULMONARY ARTERY SMOOTH MUSCLE CELL CULTURE (2018)
  • 著者名/発表者名: Kae Sato, Yuka Misawa, Kyojiro Morikawa, Kazuma Mawatari, Takehiko Kitamori
  • 学会等名: microTAS 2018
  • 国際学会
• [学会発表] 生体環境を模倣した血管マイクロ実験室の構築 (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐藤香枝
  • 学会等名: 日本分析化学会第66年会
  • 招待講演
• [学会発表] Development of cell stretching device for pulmonary hypertension studies (2017)
  • 著者名/発表者名: Manami Nitta, Aiko Ogawa, and Kae Sato
  • 学会等名: MiroTAS2017
  • 国際学会
• [学会発表] Mechanical stress-induced blood cell production in a microfluidic device (2017)
  • 著者名/発表者名: Eriko Kamata, Kanako Yanagisawa, Kenji Kitajima, Takahiko Hara, and Kae Sato
  • 学会等名: MiroTAS2017
  • 国際学会