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細胞配置と力学的刺激の複合効果がもたらす毛髪および皮膚附属器官の完全生体外再生

研究課題

研究課題/領域番号 17K01369
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 生体医工学・生体材料学
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

宮田 昌悟  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (70376515)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード毛包再生 / 三次元培養 / マイクロゲルビーズ / 力学的刺激 / 共培養 / マイクロインジェクション / 皮膚の高次構造 / 皮膚付属器 / 組織工学 / 収縮力 / 引張刺激 / 物質拡散 / 毛髪再生 / メカニカルストレス
研究成果の概要

本研究では毛包組織構造と力学的環境を再現することで生体外プロセスのみで毛包と立毛筋に代表される皮膚付属器官を再生することを目的とした.
毛包の再生では,マウス胎児由来表皮細胞,ES細胞,サイトカイン層の三層構造からなるマイクロゲルビーズを用いて毛包構造を再現した.これより,生体外培養のみで毛包様構造の再構築を実現した.
さらに,立毛筋の構築のために筋芽細胞株を含有するマイクロゲルファイバを構築し,皮膚が通常さらされる力学的環境を模擬した引張刺激を印加する培養デバイスを開発した.力学的刺激を印加することで微細な筋管様組織の形成を認めた.これは立毛筋を再現する培養手法として有効であると考えられた.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は医学,生体組織工学,機械工学分野の研究成果を融合した工学的側面からの全く新しい毛髪再生技術の開発である.生体外プロセス単独での毛包の再生は未だ実現が困難な技術的課題であり,生体外プロセス単独での毛包様構造体および周辺の付属器官の再生はこの課題のブレークスルーとなる.
生体外プロセス単独での毛包組織再生において,細胞配置,生理活性物質の濃度勾配,力学的環境が支配的であったという成果は毛包および毛髪の発生機序に作用していることを示すもので,発生学をはじめとする学術面においても極めて有用な知見である.

報告書

(4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
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 9件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Cost-effective culture of human induced pluripotent stem cells using UV/ozone modified culture plastics with reduction of cell-adhesive matrix coating2020

    • 著者名/発表者名
      Kohei Kasai, Shugo Tohyama, Hayato Suzuki, Sho Tanosaki, Keiichi Fukuda, Jun Fujita, Shogo Miyata
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering: C

      巻: 111 ページ: 110788-110788

    • DOI

      10.1016/j.msec.2020.110788

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of cyclic stretch on tissue maturation in myoblast-laden hydrogel fibers.2019

    • 著者名/発表者名
      Shinako Bansai, Takashi Morikura, Hiroaki Onoe, Shogo Miyata
    • 雑誌名

      Micromachines

      巻: 10 号: 6 ページ: 399-399

    • DOI

      10.3390/mi10060399

    • 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] Effect of mechanical compression on invasion process of malignant melanoma using in vitro three-dimensional cell culture model.2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Morikura, Shogo Miyata
    • 雑誌名

      Micromachines

      巻: 10 号: 10 ページ: 666-666

    • DOI

      10.3390/mi10100666

    • 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] Evaluation of lipid accumulation using electrical impedance measurement under three-dimensional culture condition2019

    • 著者名/発表者名
      Daiki Zenmyo, Shogo Miyata
    • 雑誌名

      Micromachines

      巻: 10 号: 7 ページ: 455-455

    • DOI

      10.3390/mi10070455

    • 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] 軟骨前駆細胞の分化と圧縮刺激応答に対する多血小板血漿の濃度依存性2018

    • 著者名/発表者名
      善明大樹,木部善清,宮田昌悟
    • 雑誌名

      臨床バイオメカニクス

      巻: 39 ページ: 283-291

    • NAID

      40021703507

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 電気インピーダンスを用いた脂肪前駆細胞の脂肪分化および脂肪滴蓄積の長期モニタリング2018

    • 著者名/発表者名
      善明大樹, 宮田昌悟
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集

      巻: 84 号: 864 ページ: 17-00549-17-00549

    • DOI

      10.1299/transjsme.17-00549

    • NAID

      130007439594

    • ISSN
      2187-9761
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] UV/ozon表面改質処理を施したポリ乳酸上の細胞接着性評価と表面構造の分析2018

    • 著者名/発表者名
      柴田彩乃, 宮田昌悟
    • 雑誌名

      材料の科学と工学

      巻: 55 ページ: 100-107

    • NAID

      40021612516

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Feeder-free culture for mouse induced pluripotent stem cells by using UV/ozone surface-modified substrates2018

    • 著者名/発表者名
      Yuka Kimura, Kohei Kasai, Shogo Miyata
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering: C

      巻: 92 ページ: 280-286

    • DOI

      10.1016/j.msec.2018.06.053

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 誘電泳動を用いた細胞の多階層アセンブリ技術および皮膚組織エレメントへの展開2017

    • 著者名/発表者名
      杉本 遊、宮田 昌悟
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集

      巻: 83 号: 848 ページ: 16-00387-16-00387

    • DOI

      10.1299/transjsme.16-00387

    • NAID

      130005612179

    • ISSN
      2187-9761
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 電気刺激印加可能な筋組織再生・収縮力測定デバイスの開発2020

    • 著者名/発表者名
      小野みさき,佐藤大夢,宮田昌悟
    • 学会等名
      日本機械学会第33回バイオエンジニアリング講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ハンギングドロップ法と旋回培養の融合による細胞スフェロイド構築2020

    • 著者名/発表者名
      佐藤紗世理,井上雄斗,宮田昌悟
    • 学会等名
      日本機械学会第33回バイオエンジニアリング講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ハンギングドロップ法を用いた多層構造スフェロイドの作製2020

    • 著者名/発表者名
      福本譲,井上雄斗,宮田昌悟
    • 学会等名
      日本機械学会第33回バイオエンジニアリング講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 周期的機械刺激が微小な球状筋組織内の力学的環境と組織成熟に与える影響の解明2020

    • 著者名/発表者名
      太田貴之,馬淵将来,須見隆弘,宮田昌悟
    • 学会等名
      第59回日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 球状の微小筋組織に周期的吸引刺激を印加可能な培養デバイス2020

    • 著者名/発表者名
      太田貴之,馬淵将来,須見隆弘,宮田昌悟
    • 学会等名
      第19回日本再生医療学会総会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Influence of surface modification of polystyrene using spectrum-controlled UV radiation on mouse embryonic stem cell culture.2019

    • 著者名/発表者名
      Yuma Yamanoi, Shogo Miyata
    • 学会等名
      the 17th International Conference on Biomedical Engineering (ICBME 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Detection of adipocyte differentiation and lipid accumulation using electrical impedance measurement2019

    • 著者名/発表者名
      Daiki Zenmyo, Shogo Miyata
    • 学会等名
      the 17th International Conference on Biomedical Engineering (ICBME 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of static compression on invasion process of malignant melanoma cells within in vitro three-dimensional culture.2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Morikura, Shogo Miyata
    • 学会等名
      the 17th International Conference on Biomedical Engineering (ICBME 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Shape deformation analysis of single cell in 3D tissue under mechanical stimuli2019

    • 著者名/発表者名
      Keitaro Kasahara, Yuta Kurashina, Shigenori Miura, Shogo Miyata, Hiroaki Onoe
    • 学会等名
      20th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems & Eurosensors XXXIII (TRANSDUCERS & EUROSENSORS XXXIII)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of mechanical intermittent compression on invasion of in vitro 3D melanoma model.2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Morikura, Takashi Ushida, Shogo Miyata
    • 学会等名
      BMES 2019 Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Combined process of UV/ozone surface modification and atmospheric pressure plasma treatment for cell culture plastics to improve stem cell culture.2019

    • 著者名/発表者名
      Hayato Suzuki, Kohei Kasai, Shogo Miyata
    • 学会等名
      7th International Symposium on Surfaces and Interfaces for Biomaterials (ISSIB 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 生体外真皮モデルを対象とした梁構造を活用した組織収縮力測定デバイス2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤大夢,宮田昌悟
    • 学会等名
      日本機械学会第32回バイオエンジニアリング講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 筋芽細胞包含コラーゲンゲルビーズへの力学的刺激が筋組織再生に与える影響2019

    • 著者名/発表者名
      馬淵将来,須見隆弘,善明大樹,宮田昌悟
    • 学会等名
      日本機械学会2019年度年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 間欠的圧縮変形刺激がin vitro三次元悪性黒色腫モデルの細胞増殖および遊走能に与える影響2019

    • 著者名/発表者名
      森倉峻,宮田昌悟
    • 学会等名
      日本機械学会第30回バイオフロンティア講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 間欠的圧縮変形刺激がin vitro三次元悪性黒色腫モデルの細胞増殖を伴う浸潤プロセスに与える影響2019

    • 著者名/発表者名
      森倉峻,宮田昌悟
    • 学会等名
      第58回日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 微小筋組織の再構築を促進する力学的刺激印加デバイス2019

    • 著者名/発表者名
      宮田昌悟,馬淵将来,須見隆弘,石井 順,柏木 維人,矢澤 華子,矢澤 卓
    • 学会等名
      第18回日本再生医療学会総会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] UV/ozone 表面改質を施した培養基材によるヒト iPS 細胞培養の高効率化2019

    • 著者名/発表者名
      宮田 昌悟,笠井 浩平,遠山 周吾,鈴木 隼人,田野崎 翔,藤田 淳,福田 恵一
    • 学会等名
      第18回日本再生医療学会総会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Effect of mechanical compression on invasion process of malignant melanoma using in vitro three-dimensional cell culture model2018

    • 著者名/発表者名
      Takashi Morikura, Shogo Miyata
    • 学会等名
      The 8th World Congress of Biomechanics (WCB 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mechanical stimulation device for spherical micro-muscular tissues2018

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Sumi, Shogo Miyata
    • 学会等名
      TERMIS World Congress 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Improvement of pluripotent stem cell culture efficiency using UV/ozone surface modification combined with atmospheric pressure plasma treatment2018

    • 著者名/発表者名
      Hayato Suzuki, Kohei Kasai, Yuka Kimura, Shogo Miyata
    • 学会等名
      TERMIS World Congress 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] In vitro hair follicle regeneration by three-dimensional cell culture simulating in vivo cellular organization2017

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Sumi, Aki Sugeno, Hanako Yazawa, Hajime Inoue, Shogo Miyata
    • 学会等名
      the XXVI Congress of the International Society of Biomechanics 2017 (ISB 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of cell culture substrate for ES cells with surface modification using UV/Ozone and atmospheric pressure plasma treatments2017

    • 著者名/発表者名
      Hayato Suzuki, Kohei Kasai, Yuka Kimura, Shogo Miyata
    • 学会等名
      the XXVI Congress of the International Society of Biomechanics 2017 (ISB 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] Welcome to Miyata Laboratory

    • URL

      http://www.miyata.mech.keio.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 宮田研究室ホームページ

    • URL

      http://www.miyata.mech.keio.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 宮田研究室 慶應義塾大学

    • URL

      http://www.miyata.mech.keio.ac.jp/MIYATALAB_top_ja.html

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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