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Spatiotemporal metabolomics analysis in the human cornea-on-a-chip for the determination of ocular drug toxicity

研究課題

研究課題/領域番号 22K14548
研究種目

若手研究

配分区分基金
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
研究機関立命館大学

研究代表者

ABDALKADER Rodi  立命館大学, 立命館グローバル・イノベーション研究機構, 准教授 (20839964)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2022年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワードCornea-on-a-chip / Microfluidic / Metabolomic / Drug toxicity / cornea-on-a-chip / iPSC / metabolomics
研究開始時の研究の概要

This proposal aims for the development of a dynamic human cornea model in integration with untargeted metabolomics by combining human induced pluripotent stem cells (iPSC), microfluidics technologies, and metabolomics. This approach will allow us to investigate the early toxicity of the ophthalmic drugs through the selection of significant metabolites markers upon drugs exposure.

研究実績の概要

This research aims to identify metabolite markers related to drug toxicity using untargeted metabolomic analysis in a human corneal epithelium-on-a-chip. In the current fiscal year, we successfully investigated the adverse effects of a model drug, diclofenac, a non-steroidal anti-inflammatory drug, in the corneal epithelium-on-a-chip. Through the utilization of untargeted metabolomics and RNA sequencing, we were able to discover metabolite markers and relevant genes associated with diclofenac treatment, such as methyl-2-oxovaleric acid, 3-methyl-2-oxobutanoic acid, and lauroyl-carnitine. This untargeted metabolomic analysis approach in the corneal epithelium-on-a-chip has the potential to be further employed in combination with additional drugs in future.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

The advancement of this research can be credited to the effective implementation of an optimized untargeted metabolomic method for detecting extracellular metabolites in a corneal epithelium-on-a-chip model. Additionally, the capability to validate the system with a drug model has facilitated the discovery of new metabolite markers.

今後の研究の推進方策

Based on current progress, we will initially investigate the function of the discovered metabolite markers to determine if they serve as toxic markers when tested with a larger set of drugs. Secondly, we will explore the sensitivity of these markers by examining their correlation with the early onset of relevant gene expression. Additionally, we will concentrate on employing human cells derived from human induced pluripotent stem cells (iPSCs).

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件、 招待講演 3件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Modeling dry eye with an air liquid interface in corneal epithelium-on-a-chip2024

    • 著者名/発表者名
      Kado Abdalkader Rodi、Chaleckis Romanas、Fujita Takuya、Kamei Ken-ichiro
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 14 号: 1 ページ: 4185-4185

    • DOI

      10.1038/s41598-024-54736-z

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Corneal epithelium models for safety assessment in drug development: Present and future directions2023

    • 著者名/発表者名
      Rodi Kado Abdalkader, Takuya Fujita
    • 雑誌名

      Experimental Eye Research

      巻: 237 ページ: 109697-109697

    • DOI

      10.1016/j.exer.2023.109697

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Early Differentiation Signatures in Human Induced Pluripotent Stem Cells Determined by Non-Targeted Metabolomics Analysis2023

    • 著者名/発表者名
      Abdalkader Rodi、Chaleckis Romanas、Fujita Takuya
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: -

    • DOI

      10.1101/2023.03.02.530741

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Microphysiological systems: Advancements and applications in pharmaceutical research2024

    • 著者名/発表者名
      Rodi Kado Abdalkader
    • 学会等名
      APSTJ (The Academy of Pharmaceutical Science and Technology, JAPAN) education seminar
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Microphysiological systems and human pluripotent stem cells: An innovative tool for drug development and disease modeling2024

    • 著者名/発表者名
      Rodi Kado Abdalkader
    • 学会等名
      The 31st next generation biomedical research workshop
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] The development of a micro physiological system of the human corneal epithelium under dry eye-like conditions2023

    • 著者名/発表者名
      Rodi Abdalkader, Ken-Ichiro Kamei, Takuya Fujita
    • 学会等名
      The Japanese Society for the Study of Xenobiotics (JSSX)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] RNA sequencing analysis reveals diclofenac-induced changes in gene expression in a dry eye biomimetic model2023

    • 著者名/発表者名
      Rodi Abdalkader, Ken-Ichiro Kamei, Takuya Fujita
    • 学会等名
      Japanese Society of Toxicology (JSOT)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] The survival and characteristics of cryopreserved human iPSC-derived corneal epithelial cells generated by SSM-CI method2022

    • 著者名/発表者名
      Rodi ABDALKADER
    • 学会等名
      World Ophthalmology Congress of the International Council of Ophthalmology (WOC)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ヒト角膜・オン・チップの開発2022

    • 著者名/発表者名
      Rodi ABDALKADER
    • 学会等名
      第9回大学発シーズ マッチングセミナー」~AgeTech (長寿社会×テクノロジー)特集
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考] Website

    • URL

      https://rodialkader.wixsite.com/rodi-abdalkader

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [備考] Personal Website

    • URL

      https://rodialkader.wixsite.com/rodi-abdalkader

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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