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流体デバイスにより腸内細菌の維持・増殖を制御した腸管上皮細胞培養系の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K19905
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分90:人間医工学およびその関連分野
研究機関東京工業大学

研究代表者

田川 陽一  東京工業大学, 生命理工学院, 准教授 (70262079)

研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2019年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2018年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワード腸管 / 腸内細菌 / 共培養 / 代謝 / 毒性 / 腸管チップ / マイクロ流体デバイス / 腸管上皮細胞 / 腸管モデル / 腸管組織 / 大腸炎モデル / 腸管培養モデル / 嫌気培養 / 細菌叢
研究成果の概要

多孔質膜を挟んで上下二つの流路と流路間に電極を配して経上皮電気抵抗TEERを計測できるデバイスを作製した。腸管上皮細胞C2BBe1を膜上に接着させ、C2BBe1の密着結合ができたことを確認した後、上層の培地から大腸菌や乳酸菌を投入した。流速を加えることにより、これらの菌数を一定に維持して上皮細胞との共培養することに成功した。また、C2BBe1培養のデバイスの下流路にマクロファージ細胞株RAW264細胞を培養した後に、大腸菌を下流路に加えたところ密着結合が崩壊したが、大腸菌なしの場合では密着結合が維持された。これらの成果から、腸内細菌を共培養した腸管や腸炎モデルとして応用できることが期待される。

研究成果の学術的意義や社会的意義

全身の疾患と腸内細菌叢の関連に関して詳細な研究は極めて難しく、腸内細菌と宿主の関係を調べるための培養系は確立されていない。腸内細菌を単純嫌気培養する手法は報告されているが、腸管組織がないので腸内細菌による代謝物質がどのように体内に取り込まれているのかまでは解析できなかった。しかし、本研究で開発した腸管組織チップでは、腸内細菌を一定数で24時間以上維持することが可能である。薬物や消化物質が腸内細菌により代謝された後、腸管組織を経由して体内に輸送されることを本腸管組織チップで解析することができることは、栄養学や毒性学において大いに役立つと思われる。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (39件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (33件) (うち国際学会 14件、 招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Acetaminophen-induced hepatotoxicity of cultured hepatocytes depends on timing of isolation from light-cycle controlled mice.2020

    • 著者名/発表者名
      Koji Moriya, Miho Tamai, Takumi Koga, Toshiaki Tanaka and Yoh-ichi Tagawa.
    • 雑誌名

      Genes to Cells

      巻: 25 号: 4 ページ: 257-269

    • DOI

      10.1111/gtc.12755

    • 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] Study of time-dependent pharmacokinetics of mouse embryonic stem cell-derived cardiomyocytes for drug screening2020

    • 著者名/発表者名
      2.Zhen Qi, Misato Kamoshida, Miho Tamai, Masamichi Hirose, and Yoh-ichi Tagawa
    • 雑誌名

      Translational and Regulatory Sciences

      巻: 2 号: 1 ページ: 7-13

    • DOI

      10.33611/trs.2_7

    • NAID

      130007808420

    • ISSN
      2434-4974
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Acorbine, a Corbicula japonica-derived tripeptide containing non-proteinogenic amino acids, suppresses ethanol-induced liver injury.2020

    • 著者名/発表者名
      Tamai M, Uchisawa H, Saito Y, Matsue H, Kawase M, Naraoka T, Tagawa Y
    • 雑誌名

      Biochem Biophys Res Commun.

      巻: 522(3) 号: 3 ページ: 580-584

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2019.11.131

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Contribution of rat embryonic stem cells to xenogeneic chimeras in blastocyst or 8-cell embryo injection and aggregation.2019

    • 著者名/発表者名
      Okumura H, Nakanishi A, Toyama S, Yamanoue M, Yamada K, Ukai A, Hashita T, Iwao T, Miyamoto T, Tagawa YI, Hirabayashi M, Miyoshi I, Matsunaga T.
    • 雑誌名

      Xenotransplantation

      巻: 26(1) 号: 1

    • DOI

      10.1111/xen.12468

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A highly bioactive Lys-deficient IFN leads to a site-specific di-PEGylated IFN with equivalent bioactivity to that of unmodified IFN-α2b2018

    • 著者名/発表者名
      T. Imada, K. Moriya, M. Uchiyama, M. Hitotsuyanagi, A. Masuda, S. Ayukawa, Y. Tagawa, N. Dohmae, M. Yamamura, D. Kiga
    • 雑誌名

      ACS Synthetic Biology

      巻: 7 号: 11 ページ: 2537-2546

    • DOI

      10.1021/acssynbio.8b00188

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effect of a nano-scale fine hole pattern on the differentiation of RAW264.7 cells into osteoclasts2018

    • 著者名/発表者名
      R. Takata, T. Akasaka, M. Tamai, Y. Yoshimura, T. Taira, H. Miyaji, Y. Tagawa, S. Yamagata, J. Iida, Y. Yoshida
    • 雑誌名

      Digest Journal of Nanomaterials and Biostructures

      巻: 13 号: 3 ページ: 451-458

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2017.10.001

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Intestinal Epithelium and Bacteria on a Chip2020

    • 著者名/発表者名
      Yoh-ichi Tagawa
    • 学会等名
      The 5th Annual Meeting of Living Systems Design Research
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Immune-cell response culture model derived from murine embryonic stem cells for drug induced liver injury2020

    • 著者名/発表者名
      Miho Tamai and Yoh-ichi Tagawa
    • 学会等名
      The 5th Annual Meeting of Living Systems Design Research
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of a microfluidic device measuring drug absorption and permeability of intestinal epithelial cells2020

    • 著者名/発表者名
      Aika Okazaki, M. Nakazawa, Y. Fujiyama, Miho Tamai, and Yoh-ichi Tagawa
    • 学会等名
      The 5th Annual Meeting of Living Systems Design Research
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multidimensional co-culture of intestinal epithelial cell, macrophage and bacteria for IBD model on microfluidic device2020

    • 著者名/発表者名
      M. Tsuda, H, Shindo, M. Nakazawa, Y. Fujiyama, E. Ozeki, M. Tamai, and Y. Tagawa
    • 学会等名
      The 5th Annual Meeting of Living Systems Design Research
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Formation of Turing patterns in a synthetic bacterial population under more natural environment2020

    • 著者名/発表者名
      Takato Saito, Moe Takahashi, Soh Tsuruta, Hajime Fujita, Akito Machida, Ryoto Matsuda, NG SIN YING, VOON YAN MING, Yusuke Kato, Yuumi Kitano, Ayano Tabira, Nobuhiro Hayashi, Masayuki Yamamura, and Yoh-ichi Tagawa
    • 学会等名
      The 5th Annual Meeting of Living Systems Design Research
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] In vitro liver tissue model of human iPS cell-derived hepatocytes and HUVEC networks2020

    • 著者名/発表者名
      Hong JinHo, Miho Tamai, Taiki Satoh,and Yoh-ichi Tagawa
    • 学会等名
      The 5th Annual Meeting of Living Systems Design Research
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cartilage tissue construction in microbial biopolymer polylactic acid P (DLA-co-3HA)2020

    • 著者名/発表者名
      M. Qiu, Y. Kawamura, A. Hiroe, S. Taguchi, Y. Tagawa
    • 学会等名
      The 5th Annual Meeting of Living Systems Design Research
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Artificial control of circadian rhythm and production of clock fluorescent protein2020

    • 著者名/発表者名
      Li Jialong, Qi Zhen, Miki Imanishi, Yoh-ichi Tagawa
    • 学会等名
      The 5th Annual Meeting of Living Systems Design Research
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Novel artificial transcription system-synchronized circadian rhythm in mouse ES cell-derived cardiomyocyte culture model2020

    • 著者名/発表者名
      Zhen Qi, Miho Tamai, Miki Imanishi, and Yoh-ichi Tagawa
    • 学会等名
      The 5th Annual Meeting of Living Systems Design Research
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of central nervous system tissue chip derived from mouse ES cells2020

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Abe, Kazumasa Takahashi, and Yoh-chi Tagawa
    • 学会等名
      The 5th Annual Meeting of Living Systems Design Research
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 哺乳類の合成生物学のためのマイクロ流体デバイス技術2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Tagawa
    • 学会等名
      実験動物代替法学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 動物実験代替法のための培養モデルにおける必須要素‐組織チップによる哺乳類合成生物‐2019

    • 著者名/発表者名
      田川陽一
    • 学会等名
      CBI学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ラウンドテーブルディスカッション2019

    • 著者名/発表者名
      田川陽一、平藤衛ら
    • 学会等名
      第1回オープンフォーラムSingle Cell Analysis, いま・これから
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 動物実験代替法システムとしての組織チップの開発-生命とは何かを理解するための合成生物学-2019

    • 著者名/発表者名
      田川陽一
    • 学会等名
      JMACバイオ計測技術コンソーシアム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Inflammatory liver disease culture model derived from murine ES cells in consideration of an immune-cell response2019

    • 著者名/発表者名
      Miho Tamai and Yoh-ichi Tagawa
    • 学会等名
      Tissue Engineering and Regenerative Medicine International AP
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 臓器チップの最新動向と今後の展望‐動物実験代替法の実現を目指した人工生命体培養モデル‐2019

    • 著者名/発表者名
      田川陽一
    • 学会等名
      新化学技術者協会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Circadian oscillators during heart tissue differentiation of mouse embryonic stem cells2019

    • 著者名/発表者名
      Zhen Qi, Misato Kamoshida, Miho Tamai, Yoh-ichi Tagawa
    • 学会等名
      International Society for Stem Cell Research
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Human iPS Cell-derived Liver-on-a-Chip for Virus Infection2019

    • 著者名/発表者名
      Taiki Satoh, Miho Tamai, Yoichi Fujiyama, Yoh-ichi Tagawa
    • 学会等名
      Organ-on-a-chip 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] B型肝炎ウイルスの感染・増殖評価系へ向けたヒトiPS細胞由来肝組織モデルの構築と流体デバイスの開発2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤 敦紀、アン ソンホ、玉井 美保、藤山 陽一、中島 謙治、酒井 聡、鈴木 哲朗、田川 陽一
    • 学会等名
      肝細胞研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] マウス肝臓プロテオミクスによる肝細胞分化機構の解明2019

    • 著者名/発表者名
      野村舞、田川陽一、青木秀年、林宣宏
    • 学会等名
      肝細胞研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 哺乳類のデザイン生命工学2019

    • 著者名/発表者名
      田川陽一
    • 学会等名
      第4回デザイン生命工学研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 腸管上皮細胞と大腸菌の共培養2019

    • 著者名/発表者名
      田川陽一、進藤寛将、中澤杜浩、小関英一、藤山陽一、三宅力、米田恭子
    • 学会等名
      第13回長野ミーティング
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] デングウイルスの血清型流行予測モデルの構築および血清型検出系の確立2019

    • 著者名/発表者名
      鶴田爽,  髙橋萌,  町田亮人, 藤田創, 伊藤隼人, 宮本康太郎, 三栖涼雅, 井澤和也, 出口英梨子,  Nattanon Tharachai, 西田 暁史, 安田翔也, 中澤杜浩, 林宜宏, 鈴木亮介, 山村雅幸, 田川陽一
    • 学会等名
      第4回デザイン生命工学研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] JCウイルス感染系への応用を目指した神経組織の構築2019

    • 著者名/発表者名
      真保恵美子、邱慕、高橋和雅、玉井美保、奴久妻聡一、田川陽一
    • 学会等名
      第4回デザイン生命工学研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] GFP-p53導入ES細胞のγ線照射時における細胞性応答2019

    • 著者名/発表者名
      小島栞、古賀匠、塚田海馬、玉井美保、松本義久、田川陽一
    • 学会等名
      第4回デザイン生命工学研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] マウスES細胞から小腸組織モデルの構築と機能解析2019

    • 著者名/発表者名
      岡崎愛加、進藤寛将、玉井美保、田川陽一
    • 学会等名
      第4回デザイン生命工学研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 腸管上皮細胞と大腸菌の共培養におけるマイクロ流体デバイスによる菌数制御2019

    • 著者名/発表者名
      中澤杜浩、進藤寛将、玉井美保、三宅力、米山恭子、藤山陽一、小関英一、田川陽一
    • 学会等名
      第4回デザイン生命工学研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 多元ポリ乳酸足場基材を用いた骨・軟骨モデルの構築2019

    • 著者名/発表者名
      川村勇樹、チュウモウチェン、廣江綾香、長岡紀幸、田口精一、田川陽一
    • 学会等名
      第4回デザイン生命工学研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 人工転写因子による概日リズムを導入したマウスES細胞由来肝組織モデル2019

    • 著者名/発表者名
      QI ZHEN、玉井 美保、今西 未来、山村雅幸、田川 陽一
    • 学会等名
      第4回デザイン生命工学研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] INNATE IMMUNE RESPONSES IN MURINE BLASTOCYST IN VITRO MODEL USING EMBRYONIC AND TROPHOBLAST STEM CELLS2018

    • 著者名/発表者名
      Takuo Ota, Miho Tamai, Hiroaki Aikawa, and Yoh-ichi Tagawa
    • 学会等名
      International Society for Stem Cell Research 2018 Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 宿主-細菌間コミュニケーションの分子生物学的解析のための腸管上皮細胞と大腸菌の共培養系の開発2018

    • 著者名/発表者名
      進藤寛将 中澤杜浩 玉井美保 小関英一 藤山陽一 三宅力 米田恭子 金倫基 長谷耕二 田川陽一
    • 学会等名
      第41回 日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] I型コラーゲンの分泌およびプロセシング過程の線維芽細胞におけるライブイメージング解析2018

    • 著者名/発表者名
      田中利明、常長誠、柳川享世、茂呂忠、内山太郎、上田修、田川陽一、稲垣豊、生駒俊之
    • 学会等名
      第50回日本結合組織学会 学術大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 減少したアミノ酸セットからなるインターフェロンの効率的な進化分子工学2018

    • 著者名/発表者名
      保木瑞季、今田貴士、榎本利彦、内山正彦、守矢恒司、一柳光弘、山村雅幸、田川陽一、犬飼直人、鮎川翔太郎、堂前直、鈴木健裕、益田昌子、小原道法、木賀大介
    • 学会等名
      第139回日本薬学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-07-25   更新日: 2021-02-19  

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