| 研究課題/領域番号 |
22KJ1987
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| 補助金の研究課題番号 |
22J22729 (2022)
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 基金 (2023)
補助金 (2022) |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分90110:生体医工学関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
吉本 昂希 京都大学, 生命科学研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2023-03-08 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2024年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2023年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2022年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
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| キーワード | マイクロ流体デバイス / バイオメカニクス / ヒト多能性幹細胞 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ヒト多能性幹細胞（hPSCs）から分化して得られる肝臓オルガノイドなどの人工肝臓は、再生医療や創薬への応用が期待されている一方、生体が本来持つ肝機能を発揮するには至っていない。これは、成長因子などの化学的因子だけを用いる従来の肝分化誘導法に加えて、新しいアプローチが必要であることを意味している。肝臓発生において、呼吸様運動などの刺激が影響していると考えられるが、これらの肝臓発生や機能発現への寄与は不明なままである。そこで本研究では、hPSCsから人工肝臓の発生過程・機能発現における振動的圧縮刺激の寄与と、その機構を解明する。
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| 研究実績の概要 |
本年度は，ヒト人工肝臓に周期的力学刺激を印加するために，ヒト多能性幹細胞(hPSCs)から肝臓を構成する複数の細胞を化学的因子を用いて同時に誘導した．分化誘導後，免疫蛍光染色によって分化の確認を行った他，抗体を用いてフローサイトメトリーを用いた細胞分取後のRT-qPCRによって分化誘導の確認をした．その結果，肝実質細胞の前駆体である肝芽細胞と内皮細胞の性質を示す細胞の存在を確認することができた．これらの確認により，本研究ではhPSCsから肝芽細胞と内皮細胞を同時に分化誘導する手法の確立を達成した．また，本研究では周期的力学刺激を印加するためのマイクロ流体デバイスを作製した．生体適合性・伸展性に優れているpolydimethylsiloxane(PDMS)を構成材料として用い，申請者が開発した高解像度の3Dプリンター造形方法を用いた．作製したマイクロ流体デバイスは上から細胞培養層，PDMS membrane層，圧力印加層の3層構造になっている．細胞培養層のウェルは円形になっており，圧力印加層に圧力を印加することで，PDMS membraneが伸展し，細胞培養層で培養している細胞に周期的力学刺激を印加することができる．この圧力駆動型マイクロ流体デバイスが培養細胞への与える伸展刺激の評価については，有限要素法を用いて解析を行った．その結果，円形のPDMS膜の変形は膜の中心が等方的で端が異方的であることが明らかになった．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
マイクロ流体デバイスの開発やヒト多能性幹細胞からの肝芽細胞と内皮細胞の同時的分化誘導法の確立することができた．本研究では当初，複数種の細胞を個別にヒト多能性幹細胞から分化誘導する計画であったが，多能性幹細胞から肝細胞系の細胞と内皮細胞系の細胞を同時に分化誘導することができた．
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| 今後の研究の推進方策 |
2020年度に開発したデバイスを使用することで，hPSCsから分化誘導して作製したヒト人工肝臓に膜の中心では等方的，膜の端では異方的な周期的力学刺激を印加する．それを基に発生過程・機能発現における周期的力学刺激に寄与と，その機構を解明することを目指す．
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