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微小血管モデルによる血管微小環境の時空間解析手法の構築

研究課題

研究課題/領域番号 20F20806
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
審査区分 小区分28050:ナノマイクロシステム関連
研究機関東京大学

研究代表者

松永 行子 (津田行子) (2021-2022)  東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (00533663)

研究分担者 CACHEUX JEAN  東京大学, 生産技術研究所, 外国人特別研究員
受入研究者 松永 行子 (津田行子) (2020)  東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (00533663)
外国人特別研究員 CACHEUX JEAN  東京大学, 生産技術研究所, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2020-11-13 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2022年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2021年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2020年度: 300千円 (直接経費: 300千円)
キーワードporosity / tissue microenvironment / microdevice / microvessel / permeability / collagen / microfluidics / collgen gel
研究開始時の研究の概要

The purpose of the proposed research is to analyze how integrity of a MV (Micro-Vess el) can be maintained or can dysfunction and lead to adverse modulation in permeabil ity. To do so, we aim to use microfluidics and develop an all-in-one solution to observe, stimulate, and characterize perfusable 3D MV in vitro in space and time.

研究実績の概要

Firstly, we went further instrumenting the device with a pressure sensor embedded into an air cavity. We also have developped an 1D analytical model to predict the diffusion of the pressure gradient according to the permeability and elasticity of collagen gel. This unique approach allowed us to show a drop in the permeability and enhanced strain-stiffening of native collagen gels under compression vs. tension, both effects being essentially lost after chemical cross-linking. Further, we report the control of the permeability of native collagen gels using sinusoidal fluid injection, an effect explained by the asymmetric response in tension and compression.

Secondly, we compare the transport of macromolecules through endothelial tissues at mechanical rest or with intraluminal pressure, and correlate these data with electron microscopy of endothelial junctions. Upon application of an intraluminal pressure of 100 Pa, we demonstrate that the flow through the tissue increases by 2.35 times. This increase is associated with a 25% expansion of microvessel diameter, which leads to tissue remodeling and thinning of the paracellular junctions. We recapitulate these data with the deformable monopore model, in which the increase in paracellular transport is explained by the augmentation of the diffusion rate across thinned junctions under mechanical stress.

現在までの達成度 (段落)

令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 オープンアクセス 3件、 査読あり 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 4件、 招待講演 8件) 備考 (3件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [国際共同研究] CNRS(フランス)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] LAAS-CNRS(フランス)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] LAAS-CNRS(フランス)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Endothelial tissue remodeling induced by intraluminal pressure enhances paracellular solute transport2023

    • 著者名/発表者名
      J. Cacheux, A. Bancaud, D. Alcaide, J.I. Suehiro, Y. Akimoto, H. Sakurai, Y.T. Matsunaga
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: -

    • DOI

      10.1101/2023.01.24.525266

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Solute transport in the brain tissue: what are the key biophysical parameters tying in vivo and in vitro studies together?2023

    • 著者名/発表者名
      D. Alcaide, J. Cacheux, A. Bancaud, R. Muramatsu, Y. T. Matsunaga
    • 雑誌名

      Biomaterials Science

      巻: - 号: 10 ページ: 3450-3460

    • DOI

      10.1039/d3bm00027c

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Asymmetry of tensile vs. compressive elasticity and permeability contributes to the regulation of exchanges in collagen gels2023

    • 著者名/発表者名
      J. Cacheux, J. Ordonez-Miranda, A. Bancaud, L. Jalabert, M. Nomura, Y.T. Matsunaga
    • 雑誌名

      arXiv preprint

      巻: -

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Cell-to-cell crosstalk analysis by synthetic approach using microvascular systems2023

    • 著者名/発表者名
      松永行子
    • 学会等名
      第34回日本臨床微生物学会総会・学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Visualizing angiogenesis and vascular permeability using microvessel model2022

    • 著者名/発表者名
      Yukiko T Matsunaga
    • 学会等名
      The 22nd International Vascular Biology Meeting: IVBM2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 毛細血管の健康デザイン2022

    • 著者名/発表者名
      松永行子
    • 学会等名
      第31回日本形成外科学会基礎学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] がん-血管微小環境模倣デバイスによる時空間解析手法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      松永行子
    • 学会等名
      第31回日本がん転移学会学術集会・総会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Cell induced collagen matrix remodeling monitored by interstitial flow metrology2022

    • 著者名/発表者名
      Jean Cacheux, Aurelien Bancaud, Jose Ordonez-Miranda, Laurent Jalabert, Yukiko T. Matsunaga
    • 学会等名
      Microphysiological systems from organoids to organs-on-chip
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Microfluidic-based vascularized microphysiological systems for vascular normalization as therapeutic strategies2021

    • 著者名/発表者名
      Yukiko T. Matsunaga
    • 学会等名
      MRM2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] マイクロ流体デバイス技術による血管制御機構の理解と展望2021

    • 著者名/発表者名
      松永行子
    • 学会等名
      第29回日本血管生物医学会学術集会 CVMW2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Organ-on-a-chip による三次元微小血管のマルチスケール解析2021

    • 著者名/発表者名
      松永行子
    • 学会等名
      第43回日本バイオマテリアル学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] マイクロ流体デバイスを用いた構成論的アプローチによる微小血管制御機構の理解2021

    • 著者名/発表者名
      松永行子
    • 学会等名
      第94回日本生化学学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] がん微小環境模倣デバイスによる血管内浸潤挙動の可視化2021

    • 著者名/発表者名
      松永行子
    • 学会等名
      第80回日本癌学会学術総会 International Sessions 薬剤早期開発の超速化
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] Lab homepage

    • URL

      http://www.matlab.iis.u-tokyo.ac.jp/journals.html

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] Matsunaga lab, IIS, UTokyo website

    • URL

      http://www.matlab.iis.u-tokyo.ac.jp

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] LIMMS website

    • URL

      https://limms-tokyo.org

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [産業財産権] Device and process to measure permeability2022

    • 発明者名
      J.Cacheux,A.Bancaud,Y.Matsunaga
    • 権利者名
      J.Cacheux,A.Bancaud,Y.Matsunaga
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 外国

URL: 

公開日: 2020-11-16   更新日: 2024-12-25  

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