• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

マイクロマシンを用いた腸内での細胞パターニングと炎症性腸疾患治療への応用

研究課題

研究課題/領域番号 23K25219
補助金の研究課題番号 22H03965 (2022-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2022-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分90120:生体材料学関連
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

山添 泰宗  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (00402793)

研究分担者 寺村 裕治  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 上級主任研究員 (10365421)
新崎 信一郎  兵庫医科大学, 医学部, 教授 (60546860)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2024年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2023年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2022年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
キーワードマイクロマシン / 人工組織 / 炎症性腸疾患 / 幹細胞治療 / 細胞パターニング
研究開始時の研究の概要

炎症性腸疾患(潰瘍性大腸炎やクローン病)の新たな治療法として幹細胞を用いた再生医療が注目されている。本研究では、体内など閉ざされた空間内に自在に細胞を配置できる独自開発したマイクロマシンを用いて、腸の病変部に自在に細胞を配置する技術を確立し、腸炎モデルマウスの腸内での多種類の細胞の配置や、配置した細胞による組織修復治療を行う。本研究を通じて、確実かつ正確に正常組織を再生できる革新的な炎症性腸疾患治療法の開発を目指す。

研究実績の概要

炎症性腸疾患の新たな治療法として幹細胞を用いた再生医療が注目されている。本研究では、磁力による遠隔操作が可能で、細胞を目的地に輸送して配置できるマイクロマシンを用いて、腸の病変部に細胞を配置する技術を確立し、腸炎モデルマウスの腸内での多種類の細胞の配置や、配置した細胞による組織修復治療を行い、確実かつ正確に正常組織を再生できる新たな治療法の確立を目的としている。
昨年度は、病変部では正電荷を帯びた分子が蓄積していることに着目し、正電荷に富む表面に対する細胞配置を検証し、良好に細胞を配置することができた。本年度、さらに検討を重ねた結果、磁力を利用して、マシンで捕捉した細胞を配置の標的となる表面により強く密着させることで、コラーゲンゲルやマトリゲルなどの生体組織を模倣したハイドロゲル、異種の細胞、炎症を生じた腸など、正電荷に富む表面に限らず、様々な表面に30分以内に細胞を配置することができた。
最終目標であるマウスの腸内での細胞配置では、細胞を捕捉したマシンを腸内に導入し、体外に設置した磁石でマシンを引き寄せて捕捉している細胞を病変部に強く密着させる必要がある。腸と磁石の距離はおよそ7 mmあり、マシンの磁場への強い応答が求められる。マシンに含有させる磁性ナノ粒子の種類や量を最適化し、上記の要件を満たす磁気応答性を持つマシンを作製した。磁化測定装置を用いた計測により、マシンの飽和磁化は32 emu/gであることが分かった。また、マウス用大腸内視鏡を利用した腸内の標的部へのマシンの輸送や、腸への良好な細胞配置を妨げる腸表面の粘液の除去方法などについても検証を行い、in vivoでの細胞配置において必要となる手技を確立した。

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

本研究では、最終的にマウスの腸内の病変部に自在に細胞を配置することを目的としている。これまでの研究により、生体組織を模倣したハイドロゲルや腸組織などにマイクロマシンを用いて短時間で細胞を配置する手法を確立することができた。また今後、マウスの腸内で細胞配置を行うために必要となる、内視鏡操作やマシンの磁気特性の最適化などの検証についても完了した。最終目標に向けて着実に研究が進展しており、おおむね順調に研究が進展していると考えている。

今後の研究の推進方策

今後は、これまで確立した手法を用いて生きたマウスの腸内に細胞を配置するin vivo実験を行う予定である。具体的には、蛍光標識した幹細胞などを潰瘍性大腸炎モデルマウスの腸内の病変部に配置する。配置した細胞の生存や増殖を調べ、仮に生存率が悪い場合には、医療用細胞足場材料で配置した細胞を覆うなどの対策を講じる。さらに、病変部に配置した治療用細胞による損傷組織の修復について、一定期間飼育後に採取した腸の組織染色などにより評価する。

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 4件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Multifunctional micromachines constructed by combining multiple protein-based components with different functions.2023

    • 著者名/発表者名
      Hironori Yamazoe
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials & Interfaces

      巻: 15 号: 51 ページ: 59145-59154

    • DOI

      10.1021/acsami.3c12912

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Regulation of the innate immune system by fragmented heparin-conjugated lipids on lipid bilayered membranes in vitro2023

    • 著者名/発表者名
      Adler Anna、Fritsch Marlene、Fromell Karin、Leneweit Gero、Ekdahl Kristina N.、Nilsson Bo、Teramura Yuji
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry B

      巻: 11 号: 46 ページ: 11121-11134

    • DOI

      10.1039/d3tb01721d

    • 関連する報告書
      2023 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] Biomimetic polyelectrolyte coating of stem cells suppresses thrombotic activation and enhances its survival and function2023

    • 著者名/発表者名
      Rangasami Vignesh K.、Asawa Kenta、Teramura Yuji、Le Blanc Katrina、Nilsson Bo、Hilborn Jons、Varghese Oommen P.、Oommen Oommen P.
    • 雑誌名

      Biomaterials Advances

      巻: 147 ページ: 213331-213331

    • DOI

      10.1016/j.bioadv.2023.213331

    • 関連する報告書
      2023 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] Anti-α6β4 integrin autoantibodies inhibit the binding of laminins to α6β4 integrin in patients with pemphigoid and affect the gastrointestinal tract2023

    • 著者名/発表者名
      Arase N, Sasaoka Y, Narita J, Kiyohara E, Hashimoto K, Shinzaki S, Nojima S, Takagi J, Fujimoto M.
    • 雑誌名

      J Eur Acad Dermatol Venereol

      巻: 38(2) 号: 2 ページ: 404-412

    • DOI

      10.1111/jdv.19582

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Carbon dioxide insufflation reduces the relapse of ulcerative colitis after colonoscopy: A randomized controlled trial2023

    • 著者名/発表者名
      Otake-Kasamoto Yuriko、Shinzaki Shinichiro、Hiyama Satoshi、Tashiro Taku、Amano Takahiro、Tani Mizuki、Yoshihara Takeo、Inoue Takahiro、Kawai Shoichiro、Yoshii Shunsuke、Tsujii Yoshiki、Hayashi Yoshito、Iijima Hideki、Takehara Tetsuo
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 18 号: 8 ページ: e0290329-e0290329

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0290329

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effect of Bifidobacterium bifidum G9-1 on the intestinal environment and diarrhea-predominant irritable bowel syndrome (IBS-D)-like symptoms in patients with quiescent Crohn's disease: A prospective pilot study.2023

    • 著者名/発表者名
      Tomita T, Fukui H, Okugawa T, Nakanishi T, Mieno M, Nakai K, Eda H, Kitayama Y, Oshima T, Shinzaki S, Miwa H.
    • 雑誌名

      J Clin Med

      巻: 12 号: 10 ページ: 3368-3368

    • DOI

      10.3390/jcm12103368

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Seasonal variations in gut microbiota and disease course in patients with inflammatory bowel disease.2023

    • 著者名/発表者名
      Mizuki Tani, Shinichiro Shinzaki, Akiko Asakura, Taku Tashiro, Takahiro Amano, Yuriko Otake-Kasamoto, Takeo Yoshihara, Shunsuke Yoshii, Yoshiki Tsujii, Yoshito Hayashi, Takahiro Inoue, Daisuke Motooka, Shota Nakamura, Hideki Iijima, Tetsuo Takehara
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 18 号: 4 ページ: e0283880-e0283880

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0283880

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Surface modulation of extracellular vesicles with cell-penetrating peptide-conjugated lipids for improvement of intracellular delivery to endothelial cells.2023

    • 著者名/発表者名
      Tianwei Huang, Yuya Sato, Akiko Kuramochi, Yoshio Ohba, Masayuki Sano, Makoto Miyagishi, Hiroaki Tateno, Renu Wadhwa, Kazunori Kawasaki, Takeyuki Uchida, Kristina N Ekdahl, Bo Nilsson, Ung-il Chung, Yuji Teramura
    • 雑誌名

      Regenerative Therapy

      巻: 22 ページ: 90-98

    • DOI

      10.1016/j.reth.2022.12.007

    • 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] Potential of the coordinated actions of multiple protein-based micromachines for medical applications.2022

    • 著者名/発表者名
      Hironori Yamazoe, Takaaki Kurinomaru, Akiko Inagaki
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials & Interfaces

      巻: 14 号: 29 ページ: 32927-32936

    • DOI

      10.1021/acsami.2c08223

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Superior adhesion of a multifunctional protein-based micropatch to intestinal tissue by harnessing the hydrophobic effect.2022

    • 著者名/発表者名
      Hironori Yamazoe, Chizuko Kominami, Hiroko Abe
    • 雑誌名

      Small Methods

      巻: 6 号: 6 ページ: 2200153-2200153

    • DOI

      10.1002/smtd.202200153

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Impact of spontaneous liposome modification with phospholipid polymer-lipid conjugates on protein interactions2022

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Haruna、Adler Anna、Huang Tianwei、Kuramochi Akiko、Ohba Yoshiro、Sato Yuya、Nakamura Naoko、Manivel Vivek Anand、Ekdahl Kristina N、Nilsson Bo、Ishihara Kazuhiko、Teramura Yuji
    • 雑誌名

      Science and Technology of Advanced Materials

      巻: 23 号: 1 ページ: 845-857

    • DOI

      10.1080/14686996.2022.2146466

    • 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
  • [学会発表] タンパク質を用いた高機能マイクロデバイスの創製2024

    • 著者名/発表者名
      山添泰宗、山野好章、小南千津子
    • 学会等名
      第7回分子ロボティクス年次大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Comparison of the real-world efficacy of filgotinib with tofacitinib in patients with refractory ulcerative colitis: A single-center retrospective study2024

    • 著者名/発表者名
      S Yagi, H Fukui, K Yokoyama, K Kaku, Y Takagi, M Ikenouchi, T Sato, M Kawai, K Kamikozuru, Y Yokoyama, T Tomita, S Shinzaki
    • 学会等名
      19TH CONGRESS OF ECCO, FEBRUARY 21-24, 2024, STOCKHOLM, SWEDEN
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Serum Leucine-rich Alpha-2 Glycoprotein Can be a Biomarker for Selecting Anti-Cytokine Biologics in Patients with Inflammatory Bowel Disease: A Multicentre Prospective Cohort Study2024

    • 著者名/発表者名
      T Amano, T Yoshihara, S Shinzaki, Y Sakakibara, T Yamada, N Osugi, S HIyama, Y Murayama, H Ogiyama, K Nagaike, Y Tujii, A Asakura, T Tashiro, M Tani, Y Otake-Kasamoto, T Inoue, A Yonezawa, H Iijima, Y Hayashi, T Takehara
    • 学会等名
      19TH CONGRESS OF ECCO, FEBRUARY 21-24, 2024, STOCKHOLM, SWEDEN
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] タンパク質マイクロマシンの連携プレーによる仮想治療2023

    • 著者名/発表者名
      山添泰宗、栗之丸隆章、稲垣明子
    • 学会等名
      第72回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 腸粘膜付着性ドラッグキャリアを用いた腸表面への効率的な薬物送達法2023

    • 著者名/発表者名
      山添泰宗
    • 学会等名
      BioJapan 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 腸粘膜付着性ドラッグキャリアの開発2022

    • 著者名/発表者名
      山添泰宗
    • 学会等名
      第20 回 産総研・産技連LS-BT 合同発表会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 疎水効果を利用した腸付着性ドラッグキャリアの付着率向上2022

    • 著者名/発表者名
      山添泰宗、小南千津子
    • 学会等名
      第44 回日本バイオマテリアル学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質マイクロマシンが拓く未来医療2022

    • 著者名/発表者名
      山添泰宗
    • 学会等名
      第20 回PhotoLIFE ワークショップ
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 腸の薬剤吸収部位や腸疾患の病変部への高効率な薬物送達法2022

    • 著者名/発表者名
      山添泰宗
    • 学会等名
      BioJapan 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

URL: 

公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi