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高速な3次元組織化を実現する細胞パッチ法を利用した革新的ヒト腫瘍モデルの創製

研究課題

研究課題/領域番号 19H04454
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分90110:生体医工学関連
研究機関東京女子医科大学

研究代表者

中山 正道  東京女子医科大学, 医学部, 講師 (00338980)

研究分担者 増田 信奈子  東京女子医科大学, 医学部, 助教 (30342851)
関根 秀一  東京女子医科大学, 医学部, 准教授 (60541737)
原口 裕次  東京女子医科大学, 医学部, 特任准教授 (80272251)
秋元 淳  国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 研究員 (80649682)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2022年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2021年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2020年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2019年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
キーワード細胞パッチ / がん細胞 / 過重力 / がん組織工学 / 腫瘍モデル / 担癌モデル動物 / 灌流培養
研究開始時の研究の概要

薬物スクリーニングの精度と重要性を高めるためには、実際のがん組織の形態的・機能的特徴を有する組織モデルを効率的に作製する新しい技術が必要である。本研究では、温調制御した遠心操作により、がん細胞およびその関連細胞を高密度充填組織化したがん前駆組織体(がん細胞パッチ)を作製する。がん細胞パッチの構造的・機能的特徴を明らかにしながら、より生体がんに近いin vitro灌流がん組織モデルとin vivo移植がんモデルを構築することで、創薬研究や個別化医療への応用に向けた高い生産性と汎用性、低コスト化を実現する新しいがん組織工学を追究する。

研究成果の概要

過重力付加と作用時間を最適化することで、ヒト癌由来細胞から安定なシート状構造を有する高密度充填組織化したがん前駆組織体(がん細胞パッチ)を作製した。パッチ作製時に使用するシリコーン製チャンバーの形状・サイズおよび添加細胞数を変化させることで、サイズ形体および組織厚が異なる多様な細胞パッチを得ることが可能であった。またがん細胞パッチを免疫不全モデル動物に移植することで、細胞注入法と比較して、効率的に腫瘍形成できることが明らかになった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ヒト癌由来細胞から作製したシート状高密度細胞組織であるがん細胞パッチは、形状やサイズの調節や3次元組織化も容易であり、高い汎用性と生産性を有することが明らかとなった。また、生体内移植により高い腫瘍形成能を有しており、新しい生体外がん前駆体としての特徴が示された。今後、がん細胞パッチの構造的・機能的特徴を明らかにしながら、より生体がんに近いがんモデルを構築することで、創薬研究や個別化医療への応用に向けた高い生産性と汎用性、低コスト化を実現する新しいがん組織工学が期待された。

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 5件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Water stable nanocoatings of poly(N-isopropylacrylamide)-based block copolymers on culture insert membranes for temperature-controlled cell adhesion2020

    • 著者名/発表者名
      Nakayama Masamichi、Toyoshima Yuki、Chinen Hiroshi、Kikuchi Akihiko、Yamato Masayuki、Okano Teruo
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry B

      巻: 8 号: 34 ページ: 7812-7821

    • DOI

      10.1039/d0tb01113d

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Micropatterned Smart Culture Surfaces via Multi‐Step Physical Coating of Functional Block Copolymers for Harvesting Cell Sheets with Controlled Sizes and Shapes2020

    • 著者名/発表者名
      Nakayama Masamichi、Toyoshima Yuki、Kikuchi Akihiko、Okano Teruo
    • 雑誌名

      Macromolecular Bioscience

      巻: 21 号: 3 ページ: 2000330-2000330

    • DOI

      10.1002/mabi.202000330

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] リビングラジカル重合-可逆的付加開裂連鎖移動重合2020

    • 著者名/発表者名
      中山正道
    • 雑誌名

      Drug Delivery System

      巻: 36 ページ: 69-71

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ポリスチレン表面改質が 温度応答性培養基材の細胞接着性に及ぼす影響とその応用2022

    • 著者名/発表者名
      中山正道、岡野光夫
    • 学会等名
      第71回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ポリスチレンベース基材の表面改質が温度応答性ナノ薄膜表面への細胞接着に及ぼす影響2022

    • 著者名/発表者名
      中山正道、岡野光夫
    • 学会等名
      第44回日本バイオマテリアル学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Micropatterned Thermoresponsive Surfaces via Physical Block Copolymer Coatings for Fabricating Cell Sheets with Designed Morphological Structures2022

    • 著者名/発表者名
      Nakayama Masamichi, Tonegawa Junichi, Kikuchi Akihiko, Okano Teruo
    • 学会等名
      2022 Hawaii-Joint Symposium-SFB+JSB
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Micropatterned Smart Surfaces via Physical Polymer Coatings for Fabricating Cell Sheets with On-demand Morphological Structures2021

    • 著者名/発表者名
      Nakayama Masamichi, Tonegawa Junichi, Kikuchi Akihiko, Okano Teruo
    • 学会等名
      The 43rd Annual Meeting of the Japanese Society for Biomaterials and the 8th Asian Biomaterials Congress
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Transplantation of sheet-like cancer cell tissues for orthotopic tumor-bearing animal models2020

    • 著者名/発表者名
      Nakayama Masamichi、Akimoto Jun、Okano Teruo
    • 学会等名
      47th Annual Meeting of the Controlled Release Society
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Stimuli-responsive polymer nanocoatings on culture substrates for smart cell adhesion control2020

    • 著者名/発表者名
      Nakayama Masamichi
    • 学会等名
      The 30th Frontier Scientists Workshop
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ポリマースタンプ法で作製したパターン化スマート表面を用いた細胞シートの構造制御2020

    • 著者名/発表者名
      中山正道、利根川純一、菊池明彦、大和雅之、岡野光夫
    • 学会等名
      第15回ナノ・バイオメディカル学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 親水性基を導入した温度応答性ブロック共重合体コート表面における細胞接着/脱着挙動2020

    • 著者名/発表者名
      北嶋健太郎、中山正道、菊池明彦、岡野光夫
    • 学会等名
      第69回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Controlled structure of cell sheets using micropatterned thermoresponsive surfaces prepared by polymer stamping method2019

    • 著者名/発表者名
      Masamichi Nakayama, Junichi Tonegawa, Akihiko Kikuchi, Teruo Okano
    • 学会等名
      30th Annual Conference of the European Society for Biomaterials
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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