| 研究課題/領域番号 |
19H02572
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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28050:ナノマイクロシステム関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
平井 義和 京都大学, 工学研究科, 講師 (40452271)
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| 研究分担者 |
亀井 謙一郎 京都大学, 高等研究院, 准教授 (00588262)
田畑 修 京都先端科学大学, 工学部, 教授 (20288624)
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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 |
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2021年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2020年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2019年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
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| キーワード | Body on a Chip / 組織チップ / マイクロ流体デバイス / 圧力センサ / 微細加工 / グレースケールリソグラフィ / 設計工学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、ヒトの体内循環における臓器間の相互作用と生体リズムを高度に模倣した新しい生体外実験モデル「ボディ・オン・チップ」を開発する。本チップを構成するマイクロ流体デバイスの特徴は、小さなチップ内で生体リズムを模倣するために周期変動する流れ場・圧力場を形成するアクチュエータ、またそれらをフィードバック制御するためのセンサを集積している点である。細胞アッセイ実験により当該研究の有用性を示すとともに、多臓器疾患の解明研究や創薬基盤技術の構築へとつなげる。
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| 研究成果の概要 |
ボディ・オン・チップで生体リズムを模倣した培養液の脈動流を形成、それを高精度に測定・制御するためのマイクロ流体制御機能を開発した。また、生体内におけるヒトの生理学的・病理学的状態の再現するために、ヒト多能性幹細胞からより機能的な目的組織へと分化誘導する手法を開発した。さらに細胞アッセイ実験により、ボディ・オン・チップの微小環境で疾患モデルの作成や物理的刺激を印加して生体リズムを模倣するアプローチの優位性を明らかにした。これらの研究成果は、従来の単純な多臓器連結モデルでは解明が難しい多臓器疾患の発生メカニズムの研究に適用できる高度なボディ・オン・チップの開発への新しい道を切り開いた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
新規薬剤の開発コストの増大と臨床試験の成功率の低下が顕著である。ヒトの体内システムを部分的に模倣し、動物実験とのギャップを補完する生体外実験モデル「ボディ・オン・チップ」はその解決策として有効なツールである。本研究は、ボディ・オン・チップで体内システムを高度に模倣するための要素技術を、マイクロ工学と幹細胞工学の双方で達成した点に学術的意義がある。これらの要素技術を統合したボディ・オン・チップは、将来的に糖尿病や非アルコール性脂肪性肝疾患の発症メカニズムなどの多臓器疾患の解明研究や創薬基盤技術の構築につながることが期待できる。
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