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灌流可能な管腔ネットワークを有するonchip立体組織デバイスの構築

研究課題

研究課題/領域番号 18J23131
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 ナノマイクロシステム
研究機関東京大学

研究代表者

西村 啓吾  東京大学, 情報理工学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2020年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
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)
キーワード血管新生 / スフェロイド / マイクロ流体デバイス / 共培養 / ゲル / アルギン酸 / ゲルファイバ / 血管 / 灌流 / 流路 / 三次元組織
研究実績の概要

今年度は、立体組織内に灌流可能な管腔ネットワークを形成する手法の確立に向け、血管内皮細胞を用いたスフェロイド内部への灌流可能な血管の導入に取り組んだ。昨年度とは目的達成のためのアプローチを修正し、二方向に形成された生化学物質の濃度勾配下における血管内皮細胞の遊走性を観察および評価可能なデバイスを作製した。それを用いることで、各種の生化学物質を添加した際の血管新生様のスプラウトの方向性および大きさを比較評価した。
具体的な方法として、両脇にゲルが存在する捕捉部を持ち、捕捉部のある中央流路、およびその両外側にゲルを挟んで隣接する二本の流路を持つ微小流路デバイスを設計した。このデバイスを用いて、血管内皮細胞および線維芽細胞からなる共培養スフェロイドを中央流路に流すことで捕捉できることを示した。次に、ゲルの外側にある流路に二つの異なる種類および濃度の生化学物質を流すことで、スフェロイドを挟んで二つの方向に異なる濃度勾配を形成できることを示した。最後に、提案するデバイスを用いて、二方向から成長因子や血管新生を促進する化学物質を導入した場合の、血管内皮細胞の遊走性を定量評価できることを示した。
また、血管内皮細胞、線維芽細胞および腫瘍由来細胞からなる三培養スフェロイドを用い、デバイス内で20日間以上の培養を行うことで、両外側のゲル中に形成された新生血管を介してスフェロイドにマイクロビーズを送液可能な流路を形成した。

現在までの達成度 (段落)

令和2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2年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Microfluidic Device for the Analysis of Angiogenic Sprouting under Bidirectional Biochemical Gradients2020

    • 著者名/発表者名
      Keigo Nishimura, Minghao Nie, Shigenori Miura, and Shoji Takeuchi
    • 雑誌名

      Micromachines

      巻: 12 号: 12 ページ: 1049-1049

    • DOI

      10.3390/mi11121049

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Formation of Branched and Chained Alginate Microfibers Using Theta-Glass Capillaries2018

    • 著者名/発表者名
      Keigo Nishimura, Yuya Morimoto, Nobuhito Mori, and Shoji Takeuchi
    • 雑誌名

      Micromachines

      巻: 9 号: 6 ページ: 303-303

    • DOI

      10.3390/mi9060303

    • 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 / 国際共著
  • [学会発表] 3D Microfluidic Device for Perfusion Culture of Spheroids2020

    • 著者名/発表者名
      Keigo Nishimura, Minghao Nie and Shoji Takeuchi
    • 学会等名
      2020 IEEE 33rd International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 灌流可能なスフェロイド捕捉デバイス2019

    • 著者名/発表者名
      西村啓吾, 聶 銘昊, 竹内昌治
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会 第40回研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Vascularized Spheroid Array in a Microfluidic Channel2019

    • 著者名/発表者名
      Keigo Nishimura, Minghao Nie and Shoji Takeuchi
    • 学会等名
      The 32nd IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multi-branched Alginate Hydrogel Microfibers Formed by Parallel Microfluidic Spinning2018

    • 著者名/発表者名
      Keigo Nishimura and Shoji Takeuchi
    • 学会等名
      The 22nd International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 血管内皮細胞により被覆されたアルギン酸ゲルファイバを犠牲層とした分岐状血管様流路の形成2018

    • 著者名/発表者名
      西村啓吾, 森本雄矢, 森宣仁, 竹内昌治
    • 学会等名
      電気学会 平成30年度センサ・マイクロマシン部門総合研究会 バイオ・マイクロシステム研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 高効率な血管新生アッセイのためのマイクロ流体アレイデバイス2018

    • 著者名/発表者名
      西村啓吾, 聶 銘昊, 竹内昌治
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会 第38回研究会
    • 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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