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機械振動を用いた汎用的培養ディッシュ内における3次元細胞組織生成の研究

研究課題

研究課題/領域番号 18J12482
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
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

今城 哉裕  慶應義塾大学, 理工学部, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2019年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2018年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワード生体医工学 / 再生医療 / 振動工学 / 超音波 / 細胞シート / 細胞培養
研究実績の概要

再生医療の治療効果向上に向け,血管構造を有し不適切な細胞が除去された活性の高い3次元細胞組織の生成が求められている.本研究では,血管構造の効率的な形成に向けた細胞のパターニング技術,不適切な細胞の除去技術,3次元化に資する細胞シートの回収技術を超音波を用いて確立した.上記の技術は,超音波による音響放射力,および音響流を細胞に付与することで達成可能なものである.これらの成果は3報の原著論文に掲載されている.さらに,現在一報の原著論文が査読中である.これらに限らず、本研究は多くの関連研究を生み出した.
細胞のパターニングに関しては,汎用的な細胞培養用のディッシュ内に超音波を照射することで圧力勾配を発生させ,圧力の低い位置に細胞を集積することで行った.
不適切な細胞の除去に関しては,汎用的な細胞培養用のディッシュ内で培養した除去する細胞に対して収束した超音波を付与することで実行した.
細胞シートの回収は,汎用的な細胞培養用のディッシュの培養面全体に接着している細胞に対して,均一な超音波を照射することで実行した.
上記の結果は,マウス由来筋芽細胞株C2C12を用いて示した.筋芽細胞は実際に再生医療に用いられる細胞種である.さらに,超音波が細胞に与える影響を確認するために,細胞の代謝,タンパク質の発現,遺伝子の発現,形態等を確認したが,いずれも異常はみられなかった.このことから,本手法は細胞に対して非侵襲なものであると結論づけた.

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 4件) 産業財産権 (2件)

  • [国際共同研究] Brawijaya University(インドネシア)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Yonsei University(韓国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] UCSD(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] 延世大学校(韓国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] カリフォルニア大学サンディエゴ校(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Low‐frequency mechanical vibration induces apoptosis of A431 epidermoid carcinoma cells2020

    • 著者名/発表者名
      Anggayasti Wresti L.、Imashiro Chikahiro、Kuribara Taiki、Totani Kiichiro、Takemura Kenjiro
    • 雑誌名

      Engineering in Life Sciences

      巻: - 号: 7 ページ: 232-238

    • DOI

      10.1002/elsc.201900154

    • 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] Method of localized removal of cells using a bolt‐clamped Langevin transducer with an ultrasonic horn2019

    • 著者名/発表者名
      Inui Takumi、Kurashina Yuta、Imashiro Chikahiro、Takemura Kenjiro
    • 雑誌名

      Engineering in Life Sciences

      巻: 19 号: 8 ページ: 575-583

    • DOI

      10.1002/elsc.201800173

    • 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] Enzyme-free release of adhered cells from standard culture dishes using intermittent ultrasonic traveling waves2019

    • 著者名/発表者名
      Kurashina Yuta、Imashiro Chikahiro、Hirano Makoto、Kuribara Taiki、Totani Kiichiro、Ohnuma Kiyoshi、Friend James、Takemura Kenjiro
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 2 号: 1 ページ: 393-393

    • DOI

      10.1038/s42003-019-0638-5

    • 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] Effective and Intact Cell Detachment from a Clinically Ubiquitous Culture Flask by Combining Ultrasonic Wave Exposure and Diluted Trypsin.2019

    • 著者名/発表者名
      Tauchi, H., Imashiro, C., Kuribara, T. et al.
    • 雑誌名

      Biotechnol Bioproc E

      巻: 24 号: 3 ページ: 536-543

    • DOI

      10.1007/s12257-018-0491-2

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Formation of Large Scaffold-Free 3-D Aggregates in a Cell Culture Dish by Ultrasound Standing Wave Trapping2019

    • 著者名/発表者名
      Nakao Misa、Imashiro Chikahiro、Kuribara Taiki、Kurashina Yuta、Totani Kiichiro、Takemura Kenjiro
    • 雑誌名

      Ultrasound in Medicine & Biology

      巻: 45 号: 5 ページ: 1306-1315

    • DOI

      10.1016/j.ultrasmedbio.2019.01.013

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cell Patterning Method on a Clinically Ubiquitous Culture Dish Using Acoustic Pressure Generated From Resonance Vibration of a Disk-Shaped Ultrasonic Transducer2019

    • 著者名/発表者名
      Imashiro Chikahiro、Kurashina Yuta、Kuribara Taiki、Hirano Makoto、Totani Kiichiro、Takemura Kenjiro
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Biomedical Engineering

      巻: 66 号: 1 ページ: 111-118

    • DOI

      10.1109/tbme.2018.2835834

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] The Effect of Lateral Ultrasound Irradiation on Cell Migration2019

    • 著者名/発表者名
      Umi Enomoto, Genichiro Fuji, Chikahiro Imashiro, Kenjiro Takemura
    • 学会等名
      The 41st International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Detaching RAW264.7 Macrophages from a Culture Dish Using Ultrasound Excited by Langevin Transducer2019

    • 著者名/発表者名
      Takuma Kuriyama, Yuki Fukuma, Chikahiro Imashiro, Kazuya Kabayama, Kenjiro Takemura
    • 学会等名
      The 41st International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Detachment of Multiple Adherent Cell Types by Ultrasonic Irradiation to Consumable Cell Culture Dishes2019

    • 著者名/発表者名
      Yuta Kurashina, Chikahiro Imashiro, Kenjiro Takemura
    • 学会等名
      The 2019 IEEE International Ultrasonics Symposium,
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 低濃度のトリプシンと超音波照射による汎用フラスコからの細胞剥離2019

    • 著者名/発表者名
      今城哉裕,田内葉奈子,栗原大輝,倉科佑太,戸谷希一郎,竹村研治郎
    • 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] 超音波による汎用培養容器からの細胞シートの剥離2019

    • 著者名/発表者名
      今城哉裕,平野真,福間優希,大沼清,倉科佑太,竹村研治郎
    • 学会等名
      第1回細胞シート工学イノベーションフォーラム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Cell Sheet Fabrication by Langevin Piezoelectric Transducer having Homogeneous Thickness Vibration Mode2018

    • 著者名/発表者名
      Chikahiro Imashiro, Makoto Hirano, Yuki Fukuma, Kiyoshi Ohnuma, Yuta Kurashina, Kenjiro Takemura
    • 学会等名
      Micro and Nanoengineering in Medicine Conference (MNM) 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Selective Cell Elimination Mediated by Ultrasonic Irradiation2018

    • 著者名/発表者名
      Takumi Inui, Yuta Kurashina, Chikahiro Imashiro, Kenjiro Takemura
    • 学会等名
      The 40th International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Cell Patterning Technique on a Widely Used Culture Dish by Ultrasonic Vibration Propagated from a Disk-shaped Vibration Transducer2018

    • 著者名/発表者名
      Chikahiro Imashiro, Yuta Kurashina, Kenjiro Takemura.
    • 学会等名
      Keio University International Symposium on Advanced Technologies for Mechano-biology and Regenerative Medicine
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] 細胞生産方法及び細胞生産装置2018

    • 発明者名
      今城哉裕, 倉科佑太, 竹村研治郎
    • 権利者名
      今城哉裕, 倉科佑太, 竹村研治郎
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] 大気中での細胞培養法2018

    • 発明者名
      福間優希,今城哉裕,竹村研治郎,倉科佑太
    • 権利者名
      福間優希,今城哉裕,竹村研治郎,倉科佑太
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-05-01   更新日: 2024-03-26  

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