| 研究課題/領域番号 |
19H02089
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分20010:機械力学およびメカトロニクス関連
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| 研究機関 | 山形大学 |
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研究代表者 |
小沢田 正 山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (10143083)
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| 研究分担者 |
馮 忠剛 山形大学, 大学院理工学研究科, 准教授 (10332545)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2021年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2019年度: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
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| キーワード | iPS細胞 / ニューロン分化・成長誘導制御 / ３次元ゲル包埋培養 / ３次元ニューロンネットワーク / in vitro移植シミュレータ / 超小型３次元振動ステージ / ３次元動的力学刺激環境 / 移植性促進法 / ３次元神経回路網 / iPS細胞由来ニューロン / ゲル包埋３Ｄ培養 / ３Ｄ動的力学刺激環境制御 / ３Ｄニューロンネットワーク構築制御 / 再生移植制御シミュレータ / iPS細胞の分化・成長誘導制御 / ニューロン簡易移植モデル / 分化・成長誘導制御 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
生きている培養細胞に対し，３次元動的マイクロ力学刺激環境を自在に付加可能な超小型３次元振動ステージ・アクチュエータシステムを開発し，これにゲル包埋３次元培養法を組合せ，これまでとは全く異なる機械力学的原理に基づくiPS細胞から神経細胞への分化誘導，立体ニューロンネットワーク構築，さらにこれらを統合した３次元ニューロンのアクティブ再生移植制御・in vitro(培養ディシュ内)シミュレータの開発に挑戦する。
これにより，最近再生移植治療が開始されたパーキンソン病，および間もなく開始予定の脊髄損傷など重篤な神経系疾患への神経細胞再生移植治療を強力に支援する画期的システムへの展開を目指す。
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| 研究成果の概要 |
再生治療に貢献するため，培養細胞に対し３次元動的力学刺激を自在に付加し得る圧電駆動超小型３次元振動ステージを開発しゲル包埋培養法と合わせ，これまでとは全く異なる力学的原理に基づく３次元ニューロンネットワークの誘導制御を可能とする革新的システムの実現をめざした。コラーゲンゲルを用いた「ゆるやか」かつ構造安定的な足場によるiPS細胞から分化誘導される神経細胞の３次元包埋培養法を確立した。この包埋培養ディッシュを超小型３次元振動ステージ上に設置し３次元動的力学刺激を組織的に作用させることにより，再生移植に貢献し得るニューロンのアクティブ誘導制御・シミュレーション手法としての原理的有用性を確認した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では，iPS細胞を用いた再生治療に貢献するため，生きている培養細胞に対し従来の化学的誘導因子に加え，３次元の動的力学刺激を自在に付加し得る圧電駆動超小型３次元振動ステージを開発した。ゲル包埋３次元培養法と合わせ，これまでとは全く異なる力学的原理に基づく３次元ニューロンネットワークの創生・誘導制御および再生移植シミュレーションを可能とする革新的システムを開発した。今後の更なる研究により，脊髄損傷やパーキンソン病等神経系難病に対する再生移植治療の実現を支援・推進するデバイス，スキルに展開し得る可能性を提示した。
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