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細胞風呂敷による異種細胞集塊複合構造体の形成と機能評価

研究課題

研究課題/領域番号 17K19016
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
研究分野 化学工学およびその関連分野
研究機関九州大学

研究代表者

神谷 典穂  九州大学, 工学研究院, 教授 (50302766)

研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2018年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2017年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワード細胞培養 / ハイドロゲル / 細胞集塊 / 酵素 / 酸化還元反応 / 細胞シート / 増殖因子 / 区画化 / 機能化 / 酸化還元応答性 / 細胞 / 培養 / 界面
研究成果の概要

本研究では、酵素反応を用いて調製される酸化還元応答型ハイドロゲルを利用し、異なる細胞から構成される凝集構造(ミニ組織構造)を得ることを試みた。まず、ハイドロゲル上で2次元状細胞集塊(細胞シート)を調製した。その上に、3次元球状細胞集塊(スフェロイド)を添加した後、還元剤を添加することでハイドロゲル構造を崩壊すると、細胞シートの自発的収縮に伴いスフェロイドがラッピングされる様子が観察された。得られた細胞集塊構造の機能は、細胞の種類と組み合わせ、添加剤により変化することが確認された。以上のことから、細胞シートを風呂敷と見立て、これによりスフェロイドを包括・培養する新たな系の構築に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

生体系を構成する様々な組織は、多様な細胞から構成される。1993年に米国研究者により提唱された組織工学という学問分野は、細胞からの組織構築を標榜し、再生医療や薬物スクリーニングのための細胞アッセイ技術へと広く展開されている。そこでは、より天然の生体組織に近い構造や機能を有する複数種の細胞からなる組織構造体の構築が必要とされている。本研究で提案する細胞風呂敷によるラッピングという新たな概念は、ミニ組織構造体を調製するための1つの技術として位置付けられ、また、特別な装置を必要としないことから、ハイドロゲルを基材として利用する細胞培養技術に新しい汎用的な選択肢を提示するものである。

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

    (28件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 8件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Construction of higher-order cellular microstructures by a self-wrapping co-culture strategy using a redox-responsive hydrogel2020

    • 著者名/発表者名
      Wahyu Ramadhan, Genki Kagawa, Kousuke Moriyama, Rie Wakabayashi, Kosuke Minamihata, Masahiro Goto, Noriho Kamiya
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 号: 1 ページ: 6710-6710

    • DOI

      10.1038/s41598-020-63362-4

    • 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] Poly(ethylene glycol)-based biofunctional hydrogels mediated by peroxidase-catalyzed cross-linking reactions2020

    • 著者名/発表者名
      Rie Wakabayashi, Wahyu Ramadhan, Kousuke Moriyama, Masahiro Goto, Noriho Kamiya
    • 雑誌名

      Polymer Journal,

      巻: accepted. 号: 8 ページ: 899-911

    • DOI

      10.1038/s41428-020-0344-7

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enzymatically Prepared Dual Functionalized Hydrogels with Gelatin and Heparin To Facilitate Cellular Attachment and Proliferation2019

    • 著者名/発表者名
      Ramadhan Wahyu、Kagawa Genki、Hamada Yusei、Moriyama Kousuke、Wakabayashi Rie、Minamihata Kosuke、Goto Masahiro、Kamiya Noriho
    • 雑誌名

      ACS Applied Bio Materials

      巻: 2 号: 6 ページ: 2600-2609

    • DOI

      10.1021/acsabm.9b00275

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Liquid Marbles as an Easy‐to‐Handle Compartment for Cell‐Free Synthesis and In Situ Immobilization of Recombinant Proteins2018

    • 著者名/発表者名
      Kamiya Noriho、Ohama Yuki、Minamihata Kosuke、Wakabayashi Rie、Goto Masahiro
    • 雑誌名

      Biotechnology Journal

      巻: 13 号: 12 ページ: 1800085-1800085

    • DOI

      10.1002/biot.201800085

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Enzymatic biomolecular engineering toward designer bioconjugates and biomaterials2019

    • 著者名/発表者名
      Noriho Kamiya
    • 学会等名
      The 14th Asian Congress on Biotechnology (ACB 2019)
    • 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] Cell-free protein synthesis inside liquid marbles toward molecular evolution2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Ohama, K. Minamihata, R. Wakabayashi, M. Goto, N. Kamiya
    • 学会等名
      18th Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering Congress (APCChE 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Biomolecular engineering by biocatalysis for designer bio-based functional materials2019

    • 著者名/発表者名
      Noriho Kamiya
    • 学会等名
      International Symposium of Innovative Bio-production Indonesia on Biotechnology & Bioengineering (ISIBio2019)
    • 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] A self-wrapping co-culture strategy for the construction of higher-order cellular architecture by using redox-responsive hydrogel2019

    • 著者名/発表者名
      W. Ramadhan, G. Kagawa, K. Moriyama, R. Wakabayashi, K. Minamihata, M. Goto, N. Kamiya.
    • 学会等名
      日本バイオマテリアル学会 九州ブロック第9回講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 微小ゲル内での無細胞合成系を利用したタンパク質スクリーニング系の構築2019

    • 著者名/発表者名
      大濵有紀、南畑孝介、若林里衣、後藤雅宏、神谷典穂
    • 学会等名
      日本バイオマテリアル学会 九州ブロック第9回講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] A ‘cellular furoshiki’ strategy for the construction of higher-order cellular architecture by using redox-responsive hydrogel2019

    • 著者名/発表者名
      W. Ramadhan, G. Kagawa, K. Moriyama, R. Wakabayashi, K. Minamihata, M. Goto, N. Kamiya.
    • 学会等名
      12th AFOB Regional Symposium 2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 酵素仲介型ゲル化プロセスの高効率化に向けた添加剤の効果2019

    • 著者名/発表者名
      森山幸祐、山口恭平、若林里衣、後藤雅宏、神谷典穂
    • 学会等名
      化学工学会第85年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Liquid marble内でのタンパク質合成とその固定化系の確立2018

    • 著者名/発表者名
      大濵有紀、南畑孝介、若林里衣、後藤雅宏、神谷典穂
    • 学会等名
      第55回化学関連支部合同九州大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 機能化タンパク質固定化Hydrogel marbleのオンデマンド作製2018

    • 著者名/発表者名
      大濵有紀、南畑孝介、若林里衣、後藤雅宏、神谷典穂
    • 学会等名
      第29回九州若手ケミカルエンジニア討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 機能性分子の直交型固定によるハイドロゲル基材への細胞培養機能の付与2018

    • 著者名/発表者名
      濱田祐成, 南畑孝介, W. Ramadhan, 後藤雅宏, 神谷典穂
    • 学会等名
      化学工学会第50回秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Liquid marbleを反応場とする無細胞タンパク質合成系とゲル化による産物の捕捉2018

    • 著者名/発表者名
      大濵有紀、南畑孝介、後藤雅宏、神谷典穂
    • 学会等名
      化学工学会第50回秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 機能性分子の直交型固定によるハイドロゲル基材への細胞培養機能付与2018

    • 著者名/発表者名
      濱田祐成, 南畑孝介, W. Ramadhan, 後藤雅宏, 神谷典穂
    • 学会等名
      第40回日本バイオマテリアル学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Enzymatic hydrogelation of liquid marbles for in situ immobilization of cell-free synthesized recombinant proteins2018

    • 著者名/発表者名
      Yuki Ohama、Kosuke Minamihata、Rie Wakabayashi、Masahiro Goto、Noriho Kamiya
    • 学会等名
      The 24th Symposium of Young Asian Biological Engineers' Community (YABEC2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 分子進化系を志向した自立液滴中での無細胞タンパク質合成系の構築2018

    • 著者名/発表者名
      大濵有紀、南畑孝介、若林里衣、後藤雅宏、神谷典穂
    • 学会等名
      化学工学会第84年会学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] タンパク質を機能性ユニットとして導入可能なハイドロゲル基材の設計2017

    • 著者名/発表者名
      濱田祐成、香川元気、南畑孝介、若林里衣、後藤雅宏、神谷典穂
    • 学会等名
      第54回化学関連支部合同九州大会、北九州国際会議場
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 細胞包括培養への利用を志向した機能化ハイドロゲル基材の設計2017

    • 著者名/発表者名
      濱田祐成、香川元気、南畑孝介、若林里衣、後藤雅宏、神谷典穂
    • 学会等名
      第28回九州地区若手ケミカルエンジニア討論会、熊本
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Biocatalyst Engineering toward Biomedical Applications2017

    • 著者名/発表者名
      Noriho Kamiya
    • 学会等名
      ACB 2017, Khon Kaen, Thailand
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Design of redox-responsive hydrogel with functional biomolecular units for cell culture2017

    • 著者名/発表者名
      G. Kagawa, Y. Hamada, K. Minamihata, R. Wakabayashi, M. Goto, N. Kamiya
    • 学会等名
      Biomaterial International 2017, 福岡国際会議場
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] タンパク質成分の導入による酸化還元応答性ハイドロゲルの細胞培養基材としての機能化2017

    • 著者名/発表者名
      神谷 典穂, 濱田 祐成, 香川 元気, 南畑 孝介, 若林 里衣, 後藤 雅宏
    • 学会等名
      第69回日本生物工学会大会、早稲田大学
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of hydrogels capable of presenting heterogeneous functional molecules and application to cell culture2017

    • 著者名/発表者名
      濱田祐成、香川元気、南畑孝介、若林里衣、後藤雅宏、神谷典穂
    • 学会等名
      化学工学会第49回秋季大会、名古屋大学
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Redox-responsive hydrogel functionalized with biomolecular units for biomedical applications2017

    • 著者名/発表者名
      N. Kamiya, G. Kagawa, Y. Hamada, K. Minamihata, R. Wakabayashi, M. Goto
    • 学会等名
      YABEC 2017 Symposium, Xi’an, China
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 細胞培養基材としての増殖因子固定化酸化還元応答性ハイドロゲルの設計2017

    • 著者名/発表者名
      香川元気,濱田祐成, 南畑孝介, 若林里衣, 後藤雅宏, 神谷典穂
    • 学会等名
      第39回日本バイオマテリアル学会大会、タワーホール船堀
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Disulfide-linked hydrogel scaffold designed with functional proteins as a cell culture platform2017

    • 著者名/発表者名
      G. Kagawa, Y. Hamada, K. Minamihata, R. Wakabayashi, M. Goto., N. Kamiya
    • 学会等名
      30 th International Symposium on Chemical Engineering, KAIST, Korea
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 異種機能性分子を提示可能な直交型ハイドロゲル基材の設計2017

    • 著者名/発表者名
      濱田祐成、香川元気、南畑孝介、若林里衣、後藤雅宏、神谷典穂
    • 学会等名
      第7回日本バイオマテリアル学会九州ブロック講演会、福岡
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-07-21   更新日: 2021-02-19  

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