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3次元培養による毛髪再生医療の基盤技術の確立

研究課題

研究課題/領域番号 20H02535
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27040:バイオ機能応用およびバイオプロセス工学関連
研究機関横浜国立大学

研究代表者

福田 淳二  横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (80431675)

研究分担者 景山 達斗  地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所, 「再生毛髪の大量調整革新技術開発」プロジェクト, 研究員(任期有) (40822177)
大久保 佑亮  国立医薬品食品衛生研究所, 毒性部, 主任研究官 (80596247)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2022年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2021年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
キーワード毛髪の再生医療 / 毛包上皮幹細胞 / 毛乳頭細胞 / バイオプリンター / 毛髪再生医療 / 増殖培養 / 毛包原基 / バイオプリンタ / 三次元培養 / 毛包幹細胞 / 電気化学 / 生物化学工学 / 組織培養 / ティッシュエンジニアリング / マイクロデバイス / 毛包 / 脱毛症 / 原基
研究開始時の研究の概要

本研究では、毛包を構成するヒト毛包幹細胞を用いて毛髪再生医療のための基盤技術を確立することを目的とする。毛包は、発生プロセスに類似した再生を、生後も生涯繰り返す唯一の組織であり、高い増殖能を持つ2種類の幹細胞(毛包上皮幹細胞と毛乳頭細胞)がこれを支えている。生体内におけるこれらの幹細胞の増殖メカニズムおよび形態形成メカニズムを理解することで、2種類の毛包幹細胞の生体外での大量増殖技術および毛包原基の作製技術を確立する。そして、作製した毛包原基を実験動物に移植して毛包・毛幹を再生し、毛髪再生医療の基盤技術となりうることを示す。

研究成果の概要

本研究では、3つのアプローチ、1) 3次元培養による毛包上皮幹細胞の増殖技術、2) 電気刺激培養による毛乳頭細胞の増殖技術、3) バイオプリンタを利用した毛包原基の作製技術、に取組み、毛髪再生医療の実現を目指した。1)については特許出願準備中であり、未発表であるものの可能性のある手法が見出されてきている。2)については、論文発表に至り、また電位依存型イオンチャネルを介した活性化メカニズムを解明した。3)についても論文発表に至り、数千個の毛包原基を作製可能なバイオプリンタ技術を確立した。以上より、毛髪再生医療を実現するための基盤技術が確立された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

毛包を構成する細胞の性質やその組織化のメカニズムを理解するとともに、これに基づき毛髪を再生する技術の確立に取り組んだ。これにより毛髪の再生医療が実現できる可能性があり、男性型脱毛症を含む毛髪関連疾患の新しい治療法となりうる可能性がある。実際、毛髪再生医療の実用化に向けて、安全性試験などを含めた検討にも取り組んでいる。

報告書

(4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
  • 研究成果

    (53件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (18件) (うち国際共著 10件、 査読あり 18件、 オープンアクセス 17件) 学会発表 (28件) (うち国際学会 7件、 招待講演 4件) 図書 (1件) 備考 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] Seoul National University(韓国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] Seoul National University(韓国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] Seoul National University(韓国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Hypoxia inducible factor-1α promotes trichogenic gene expression in human dermal papilla cells2023

    • 著者名/発表者名
      Seo Jieun、Yan Lei、Kageyama Tatsuto、Nanmo Ayaka、Chun Yang-Sook、Fukuda Junji
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 13 号: 1 ページ: 1478-1478

    • DOI

      10.1038/s41598-023-28837-0

    • 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] Expansion Culture of Hair Follicle Stem Cells through Uniform Aggregation in Microwell Array Devices2023

    • 著者名/発表者名
      Hirano Sugi、Kageyama Tatsuto、Yamanouchi Maki、Yan Lei、Suzuki Kohei、Ebisawa Katsumi、Kasai Keiichiro、Fukuda Junji
    • 雑誌名

      ACS Biomaterials Science & Engineering

      巻: 9 号: 3 ページ: 1510-1519

    • DOI

      10.1021/acsbiomaterials.2c01141

    • 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
  • [雑誌論文] Effects of Exosomes Derived from Dermal Papilla Cells on Hair Follicle Stem Cells and Hair Follicle Organoids2022

    • 著者名/発表者名
      Zhou Yinghui, Yamane Monami, Suzuki Kohei, Nanmo Ayaka, Tu Shan, Kageyama Tatsuto, Fukuda Junji
    • 雑誌名

      Alternatives to Animal Testing and Experimentation

      巻: 27 号: 1 ページ: 1-13

    • DOI

      10.11232/aatex.27.1

    • ISSN
      1344-0411, 2185-4726
    • 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
  • [雑誌論文] Bioprinting of hair follicle germs for hair regenerative medicine2022

    • 著者名/発表者名
      Nanmo Ayaka、Yan Lei、Asaba Tomoki、Wan Licheng、Kageyama Tatsuto、Fukuda Junji
    • 雑誌名

      Acta Biomaterialia

      巻: - ページ: 50-59

    • DOI

      10.1016/j.actbio.2022.06.021

    • 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
  • [雑誌論文] Cell-repellent polyampholyte for conformal coating on microstructures2022

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Kohei、Hiroi Yoshiomi、Abe-Fukasawa Natsuki、Nishino Taito、Shouji Takeaki、Katayama Junko、Kageyama Tatsuto、Fukuda Junji
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41598-022-15177-8

    • 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
  • [雑誌論文] Bone beads enveloped with vascular endothelial cells for bone regenerative medicine2022

    • 著者名/発表者名
      Kageyama Tatsuto、Akieda Hikaru、Sonoyama Yukie、Sato Ken、Yoshikawa Hiroshi、Isono Hitoshi、Hirota Makoto、Kitajima Hiroaki、Chun Yang-Sook、Maruo Shoji、Fukuda Junji
    • 雑誌名

      Acta Biomaterialia

      巻: - ページ: 168-179

    • DOI

      10.1016/j.actbio.2022.08.044

    • 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] Reprogramming of three-dimensional microenvironments for in vitro hair follicle induction2022

    • 著者名/発表者名
      Kageyama Tatsuto、Shimizu Akihiro、Anakama Riki、Nakajima Rikuma、Suzuki Kohei、Okubo Yusuke、Fukuda Junji
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 8 号: 42

    • DOI

      10.1126/sciadv.add4603

    • 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
  • [雑誌論文] Impacts of manipulating cell sorting on in vitro hair follicle regeneration2022

    • 著者名/発表者名
      Kageyama Tatsuto、Anakama Riki、Togashi Hideru、Fukuda Junji
    • 雑誌名

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      巻: 134 号: 6 ページ: 534-540

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2022.09.004

    • 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
  • [雑誌論文] Electrical stimulation to human dermal papilla cells for hair regenerative medicine2022

    • 著者名/発表者名
      Yan Lei、Kageyama Tatsuto、Zhang Binbin、Yamashita Seiya、Molino Paul J.、Wallace Gordon G.、Fukuda Junji
    • 雑誌名

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      巻: 133 号: 3 ページ: 281-290

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2021.12.003

    • NAID

      210000159561

    • 関連する報告書
      2021 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] Effects of the PI3K/Akt signaling pathway on the hair inductivity of human dermal papilla cells in hair beads2022

    • 著者名/発表者名
      Yamane Monami、Seo Jieun、Zhou Yinghui、Asaba Tomoki、Tu Shan、Nanmo Ayaka、Kageyama Tatsuto、Fukuda Junji
    • 雑誌名

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      巻: - 号: 1 ページ: 55-61

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2022.03.010

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Redox Polymers for Tissue Engineering2021

    • 著者名/発表者名
      Molino Binbin Z.、Fukuda Junji、Molino Paul J.、Wallace Gordon G.
    • 雑誌名

      Frontiers in Medical Technology

      巻: 3 ページ: 669763-669763

    • DOI

      10.3389/fmedt.2021.669763

    • 関連する報告書
      2021 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] 3D-Printed Micro-Tweezers with a Compliant Mechanism Designed Using Topology Optimization2021

    • 著者名/発表者名
      Moritoki Yukihito、Furukawa Taichi、Sun Jinyi、Yokoyama Minoru、Shimono Tomoyuki、Yamada Takayuki、Nishiwaki Shinji、Kageyama Tatsuto、Fukuda Junji、Mukai Masaru、Maruo Shoji
    • 雑誌名

      Micromachines

      巻: 12 号: 5 ページ: 579-579

    • DOI

      10.3390/mi12050579

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Tumor-intrinsic FABP5 is a novel driver for colon cancer cell growth via the HIF-1 signaling pathway2021

    • 著者名/発表者名
      Seo Jieun、Yun JeongEun、Fukuda Junji、Chun Yang-Sook
    • 雑誌名

      Cancer Genetics

      巻: 258-259 ページ: 151-156

    • DOI

      10.1016/j.cancergen.2021.11.001

    • 関連する報告書
      2021 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] Hair follicle germs containing vascular endothelial cells for hair regenerative medicine2021

    • 著者名/発表者名
      Kageyama Tatsuto、Chun Yang-Sook、Fukuda Junji
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 号: 1 ページ: 624-624

    • DOI

      10.1038/s41598-020-79722-z

    • 関連する報告書
      2020 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] The Effect of Neddylation Blockade on Slug-Dependent Cancer Cell Migration Is Regulated by p53 Mutation Status2021

    • 著者名/発表者名
      Kim Yelee、Park Jun Bum、Fukuda Junji、Watanabe Masatoshi、Chun Yang-Sook
    • 雑誌名

      Cancers

      巻: 13 号: 3 ページ: 531-531

    • DOI

      10.3390/cancers13030531

    • 関連する報告書
      2020 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] Impact of adipose-derived stem cells on engineering hair follicle germ-like tissue grafts for hair regenerative medicine2021

    • 著者名/発表者名
      Nakajima Rikuma、Tate Yoshiki、Yan Lei、Kageyama Tatsuto、Fukuda Junji
    • 雑誌名

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      巻: - 号: 6 ページ: 1-4

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2021.02.001

    • NAID

      40022600617

    • 関連する報告書
      2020 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] Effects of platelet-rich plasma on in?vitro hair follicle germ preparation for hair regenerative medicine2020

    • 著者名/発表者名
      Kageyama Tatsuto、Nanmo Ayaka、Yan Lei、Nittami Tadashi、Fukuda Junji
    • 雑誌名

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      巻: 130 号: 6 ページ: 666-671

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2020.08.005

    • NAID

      40022442000

    • 関連する報告書
      2020 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] Fatty-acid-induced FABP5/HIF-1 reprograms lipid metabolism and enhances the proliferation of liver cancer cells2020

    • 著者名/発表者名
      Seo Jieun、Jeong Do-Won、Park Jong-Wan、Lee Kwang-Woong、Fukuda Junji、Chun Yang-Sook
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 3 号: 1 ページ: 638-638

    • DOI

      10.1038/s42003-020-01367-5

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] マイクロ流路を用いた毛包原基様コラーゲンビーズの大量調製2022

    • 著者名/発表者名
      杉山衣蓮、景山達斗、福田淳二
    • 学会等名
      マイクロ・ナノシステム学会第45回研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] In vitro hair follicle models for development of grey hair therapy2022

    • 著者名/発表者名
      Tu Shan、景山達斗、福田淳二
    • 学会等名
      化学工学会 第53回秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 長い毛幹を有する毛包オルガノイド培養法の確立と毛髪再生への応用2022

    • 著者名/発表者名
      肥高龍彦、景山達斗、福田淳二
    • 学会等名
      第35回日本動物細胞工学会2022年度大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] コラーゲンマイクロゲルの自己収縮による移植組織の作製と毛髪再生医療への応用2022

    • 著者名/発表者名
      南茂彩華、景山達斗、福田淳二
    • 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] ヒトiPS細胞のライブセルレポーターアッセイと仮想人体構築学2022

    • 著者名/発表者名
      福田淳二
    • 学会等名
      第74回日本生物工学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ヒト毛包幹細胞の機能維持培養法2022

    • 著者名/発表者名
      山内万貴、景山達斗、笠井敬一郎、福田淳二
    • 学会等名
      第74回日本生物工学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 毛髪再生医療のための毛包原基の3Dバイオプリンティング2022

    • 著者名/発表者名
      南茂彩華、福田淳二
    • 学会等名
      第74回日本生物工学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 3次元組織モデルを搭載した薬剤評価チップデバイス2022

    • 著者名/発表者名
      福田淳二
    • 学会等名
      第60回日本人工臓器学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 毛髪再生医療のための3D培養技術2022

    • 著者名/発表者名
      福田淳二
    • 学会等名
      第22回日本再生医療学会総会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Lipid promotes metastasis of colon cancer via HIF-1 signaling pathway2022

    • 著者名/発表者名
      SEO JIEUN, FUKUDA JUNJI, CHUN YANG-SOOK
    • 学会等名
      第22回日本再生医療学会総会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Large-scale Preparation of Hair Follicle Germs using Bioprinting and Spontaneous Microgel Contraction2022

    • 著者名/発表者名
      Ayaka Nanmo, Tatsuto Kageyama, Junji Fukuda
    • 学会等名
      2022 MRS Spring Meeting & Exhibit
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A multicellular 3D culture system for revealing the mechanism of metastatic progression in the tumor microenvironment2022

    • 著者名/発表者名
      J. Seo, J. Fukuda, and Y-S. Chun
    • 学会等名
      International Conference on Biofabrication 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] In vitro hair follicle models for development of grey hair therapy2022

    • 著者名/発表者名
      Shan Tu, Tatsuto Kageyama, Junji Fukuda
    • 学会等名
      World Congress of Hair Research 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 毛髪再生医療のための移植組織凍結保存法2021

    • 著者名/発表者名
      青木美緒、景山達斗、福田淳二
    • 学会等名
      化学工学会第52回秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] コラーゲンゲルビーズの自己収縮を利用した毛包原基の作製法2021

    • 著者名/発表者名
      南茂彩華、景山達斗、福田淳二
    • 学会等名
      化学工学会第52回秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 毛髪再生医療に向けた毛包オルガノイドの構築2021

    • 著者名/発表者名
      穴竃理樹、肥高龍彦、景山達斗、福田淳二
    • 学会等名
      第43回日本バイオマテリアル学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Large-scale preparation of collagen-containing hair follicle germs using 3D bioprinting2021

    • 著者名/発表者名
      Ayaka Nanmo, Tatsuto Kageyama, Junji Fukuda
    • 学会等名
      Biofabrication2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Restoration of the hair-inductive capacity of human dermal papilla cells embedded in collagen microgel2021

    • 著者名/発表者名
      Monami Yamane, Tatsuto Kageyama, Junji Fukuda
    • 学会等名
      TERMIS 6TH WORLD CONGRESS 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 毛髪再生医療のための微小環境制御2021

    • 著者名/発表者名
      福田淳二
    • 学会等名
      第70回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 培養基板の微細加工と毛髪の再生医療2021

    • 著者名/発表者名
      福田淳二
    • 学会等名
      高分子学会 印刷・情報・電子用材料研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 毛髪再生医療のための工学的アプローチ2021

    • 著者名/発表者名
      福田淳二
    • 学会等名
      第21回日本再生医療学会総会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Engineering 3D tissues in vitro based on oxygen supply2021

    • 著者名/発表者名
      Junji Fukuda
    • 学会等名
      2021 MRSTIC
    • 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] ヒトiPS細胞由来毛包上皮細胞を用いた毛髪モデルの構築2020

    • 著者名/発表者名
      穴竃理樹、景山達斗、福田淳二
    • 学会等名
      化学工学会第51回秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 毛包オルガノイドを用いた薬剤試験モデルの開発2020

    • 著者名/発表者名
      中嶋陸満、清水亮啓、景山達斗、福田淳二
    • 学会等名
      日本動物実験代替法学会第33回
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] バイオプリンターを用いた毛包原基の調製と毛髪再生医療への応用2020

    • 著者名/発表者名
      南茂彩華、景山達斗、福田淳二
    • 学会等名
      第58回日本人工臓器学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 毛髪再生医療のための毛包原基の3Dバイオプリンティング2020

    • 著者名/発表者名
      南茂彩華、景山達斗、福田淳二
    • 学会等名
      化学工学会第86年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 遠心充填による毛包原基の作製方法の開発2020

    • 著者名/発表者名
      伊藤直哉、景山達斗、福田淳二
    • 学会等名
      化学工学会第86年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Large-scale preparation of hair follicle germs using spontaneous shrinkage of cell-embedded hydrogels2020

    • 著者名/発表者名
      Ayaka Nanmo, Tatsuto Kageyama, Junji Fukuda
    • 学会等名
      11th World Biomaterials Congress
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] EVs細胞外小胞の生物学 髪の色を決めるメラノソーム2021

    • 著者名/発表者名
      景山達斗,福田淳二
    • 総ページ数
      210
    • 出版者
      羊土社
    • ISBN
      9784758103992
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 研究室ホームページ

    • URL

      http://www.fukulab.ynu.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] YNU拠点ホームページ

    • URL

      https://sba.ynu.ac.jp/index.html/

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [産業財産権] 増幅毛包間葉系細胞の製造方法及びその使用2023

    • 発明者名
      福田淳二、景山達人、エン ライ
    • 権利者名
      福田淳二、景山達人、エン ライ
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2023
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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