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エクソソームが誘導する筋組織委縮メかニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 20K05294
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分28050:ナノマイクロシステム関連
研究機関東京電機大学 (2022-2023)
国立研究開発法人産業技術総合研究所 (2020-2021)

研究代表者

茂木 克雄  東京電機大学, 工学部, 教授 (20610950)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワードエクソソーム / イオン濃度分極 / マイクロ流路 / 細胞培養 / ナノ粒子分離 / イオン枯渇領域 / イオン交換膜 / マイクロ流体デバイス / exosome / ion depletion zone / microfluidic device / 液滴操作 / EWOD / 試薬調製 / がん悪液質
研究開始時の研究の概要

末期がん患者の多くが苦しむ「がん悪液質」は、がん細胞から分泌される小胞(エクソソーム)の機能による筋細胞の萎縮に起因していることが示唆されている。本研究では、エクソソームが骨格筋に疾患因子を伝達する動的な現象を捉え、がん悪液質発症メカニズムを解明しようとしている。そのため本研究期間中に下記の2項目に取り組む。
① 骨格筋周辺の生体内現象の可視化システムを開発する。
② 筋細胞組織へのエクソソームの作用を可視化する。

研究成果の概要

本研究課題では、エクソソームの生体への影響を可視化するため、生体模倣システムを構成する「流路構造」および、「細胞培養技術」、「送液機構」の研究開発に取り組んだ。
流路構造については、3Dプリンタを用いた手法を考案し、高精度かつ容易にサブミリスケールの構造を製作できるようにした。細胞培養技術については、遠隔で監視制御が行える小型培養器を試作し、複数種類の細胞の繊細な培養環境を制御することができた。また、送液機構にパッシブポンプを取り入れて、安定した定流量の送液を実現した。今後は、開発した要素技術を統合し、エクソソームの生体への影響を可視化するための生体模倣システムの開発を着実に進めていく。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、エクソソームの関わる生体内現象の可視化システムにとって最も重要な、マイクロ流体デバイスの基盤技術を開発した。この基盤技術により、複数種類の細胞を整列させた状態で培養し、経時観察することができるため、これまで実証困難であったサブミクロンスケールのエクソソームの生体内での作用についても直接的に明示できるようになった。本研究で得られた成果技術は、倫理的にも学術的にも優れているため、動物実験を必要としない新しい生体内現象の可視化技術として、広く利用されることが期待できる。

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 5件、 招待講演 2件) 産業財産権 (6件) (うち外国 2件)

  • [雑誌論文] MICROFLUIDIC SIMULATIONS OF DROPLET MOTION ON STRUCTURED SOLID SURFACE USING PHASE-FIELD LATTICE BOLTZMANN METHOD2022

    • 著者名/発表者名
      Takada Naoki、Mogi Katsuo、Takaki Tomohiro、Someya Satoshi、Baba Soumei、Saito Shimpei
    • 雑誌名

      Multiphase Science and Technology

      巻: 34 号: 3 ページ: 17-33

    • DOI

      10.1615/multscientechn.2022043657

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Automatic radioisotope manipulation for small amount of nuclear medicine using an EWOD device with a dimple structure2021

    • 著者名/発表者名
      Mogi Katsuo、Kimura Hiroyuki、Kondo Yuto、Inoue Tomoya、Adachi Shungo、Natsume Tohru
    • 雑誌名

      Royal Society Open Science

      巻: 8 号: 5 ページ: 201809-201809

    • DOI

      10.1098/rsos.201809

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Rapid Prototyping of a Nanoparticle Concentrator Using a Hydrogel Molding Method2021

    • 著者名/発表者名
      Hirama Hirotada、Otahara Ryutaro、Mogi Katsuo、Hayase Masanori、Torii Toru、Mekaru Harutaka
    • 雑誌名

      Polymers

      巻: 13 号: 7 ページ: 1069-1069

    • DOI

      10.3390/polym13071069

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書 2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Automatic radioisotope manipulation for small amount of nuclear medicine using an EWOD device with a dimple structure 」2021

    • 著者名/発表者名
      Katsuo Mogi , Hiroyuki Kimura, Yuto Kondo, Tomoya Inoue, Shungo Adachi and Tohru Natsume
    • 雑誌名

      Royal Society Open Science

      巻: 採択済み

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Development of an automatic reagent drip system for passive pumps2023

    • 著者名/発表者名
      Reo Shimada, Hiroyuki Kimura, Naoki Takada, Katsuo Mogi
    • 学会等名
      49th international conference on Micro and Nano Engineering
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 3次元微細構造表面濡れ性評価のための微小液滴挙動シミュレーション2023

    • 著者名/発表者名
      高田尚樹,高木知弘,茂木克雄,染矢聡,馬場宗明,齋藤慎平
    • 学会等名
      混相流シンポジウム2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 小規模ラボに適した小型紫外光プロジェクタによるマイクロパターニング手法の開発2023

    • 著者名/発表者名
      松永愛海、高田尚樹、茂木克雄
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会 第47回研究会(CHEMINAS 47)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ジェネレータからの99mTcの遠隔自動汲み出し装置の開発2023

    • 著者名/発表者名
      嶋田玲皇、木村寛之、小此木孝仁、茂木克雄
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会 第47回研究会(CHEMINAS 47)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ロボットによる分注自動化のための電動ピペット用チップ着脱デバイスの開発2022

    • 著者名/発表者名
      藤原 康宣、戸谷 一英、菊池 華央、上野 裕太郎、佐賀 駿麿、八重樫 温人、木村 寛之、茂木 克雄、鎌田 智也、小此木 孝仁
    • 学会等名
      第39回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム講演論文集
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 数値流体力学シミュレーションによる微細加工表面濡れ性評価2022

    • 著者名/発表者名
      高田 尚樹、茂木 克雄、高木 知弘、相原 慎太郎、染矢 聡、馬場 宗明、齋藤 慎平
    • 学会等名
      日本機械学会関東支部第29期総会・講演会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] EWODを用いた微量放射性医薬品の自動調製技術2022

    • 著者名/発表者名
      茂木 克雄、木村 寛之、高田 尚樹
    • 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 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 微細加工表面上における液滴挙動のフェーズフィールドモデルシミュレーション2022

    • 著者名/発表者名
      高田 尚樹、高木 知弘、茂木 克雄、染矢 聡、馬場 宗明、齋藤 慎平、相原 慎太郎
    • 学会等名
      第35回計算力学講演会(CMD2022)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Microfluidic technology for making string-like cell tissues2022

    • 著者名/発表者名
      Katsuo Mogi, Hiroyuki Kimura, Naoki Takada
    • 学会等名
      11th IEEE CPMT Symposium Japan (ICSJ2022)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 微細構造固体表面上における液滴挙動のフェーズフィールドモデルシミュレーション2022

    • 著者名/発表者名
      高田 尚樹、高木 知弘、茂木 克雄、染矢 聡、馬場 宗明、齋藤 慎平
    • 学会等名
      日本混相流学会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Microfluidic Multiphase Flow Simulation Using an Advanced Diffuse-interface Model-based Method2022

    • 著者名/発表者名
      Naoki Takada, Katsuo Mogi, Tomohiro Takaki, Shintaro Aihara, Satoshi Someya, Soumei Baba, Shimpei Saito
    • 学会等名
      15th World Congress on Computational Mechanics (WCCM-XV) and 8th Asian Pacific Congress on Computational Mechanics (APCOM-VIII)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 次代の創薬モダリティを支えるマイクロ流体システムの開発2021

    • 著者名/発表者名
      茂木克維
    • 学会等名
      一般財団法人 総合研究奨励会 次世代医療技術研究会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 微量試薬調製の自動化技術の開発2021

    • 著者名/発表者名
      茂木克維
    • 学会等名
      令和2年度第四回名古屋産学官・医連携研究会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] マルチフェーズフィールドモデルと格子ボルツマンモデルに基づく混相流の数値計算手法2021

    • 著者名/発表者名
      高田 尚樹, 高木 知弘, 茂木 克雄
    • 学会等名
      日本機械学会第34回計算力学講演会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 多相流シミュレーションへの保存形マルチフェーズフィールドモデル計算法の適用性について2021

    • 著者名/発表者名
      高田 尚樹, 高木 知弘, 茂木 克雄
    • 学会等名
      混相流シンポジウム2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Automatic radioisotope manipulation for rapid synthesis of nuclear medicine using an EWOD device with a dimple structure2021

    • 著者名/発表者名
      Katsuo Mogi, Hiroyuki Kimura, Shungo Adachi, Tomoya Inoue, Tohru Natsume
    • 学会等名
      Pacific Basin Societies 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] CFD simulation of multiphase flows using phase-field and multi-phase-field models2020

    • 著者名/発表者名
      N aoki Takada, Katsuo Mogi Shintaro Aihara and Tomohiro Takagi
    • 学会等名
      COMPSAFE2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ハイド ロゲル モールディング手法を 用いたナノ粒子濃縮 流路のラピッドプロト タイピング2020

    • 著者名/発表者名
      大田原 隆太郎、 茂木 克雄 、早瀬 仁則、鳥居 徹、平間 忠宏
    • 学会等名
      化学と マイクロ・ ナノシステム 学会第 4 2 回 研究会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [産業財産権] 放射性組成物の製造方法2020

    • 発明者名
      茂木 克雄、夏目 徹、足達 俊吾、井上 朋也、木村 寛之
    • 権利者名
      茂木 克雄、夏目 徹、足達 俊吾、井上 朋也、木村 寛之
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2020
    • 取得年月日
      2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [産業財産権] 放射性組成物の製造方法2020

    • 発明者名
      茂木 克雄、足達 俊吾、井上 朋也、夏目 徹、木村寛之
    • 権利者名
      国立研究開発法人産業技術総合研究所、京都薬科大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2020
    • 取得年月日
      2023
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 開放空間型の液体操作装置2020

    • 発明者名
      茂木 克雄、足達 俊吾、井上 朋也、夏目 徹
    • 権利者名
      国立研究開発法人産業技術総合研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2020
    • 取得年月日
      2023
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [産業財産権] 放射性組成物の製造方法2020

    • 発明者名
      茂木 克雄、足達 俊吾、井上 朋也、夏目 徹
    • 権利者名
      国立研究開発法人産業技術総合研究所、京都薬科大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 公開番号
      2021-181932
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [産業財産権] 放射性組成物の製造方法2020

    • 発明者名
      茂木 克雄 、足達 俊吾、井上 朋也、夏目 徹、 木村 寛之
    • 権利者名
      国立研究開発法人産業技術総合研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2020-087511
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [産業財産権] 開放空間型の液体操作装置2020

    • 発明者名
      茂木 克雄 、足達 俊吾、井上 朋也、夏目 徹
    • 権利者名
      国立研究開発法人産業技術総合研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 外国

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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