ボトムアップ的手法による細胞集積型バイオマイクロデバイスの構築

• 研究課題/領域番号: 24710142
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: マイクロ・ナノデバイス
• 研究機関: 横浜市立大学 (2013); 東京大学 (2012)
• 研究代表者: 小島 伸彦 横浜市立大学, 総合科学部, 准教授 (90342956)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2012年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
• キーワード: バイオマイクロデバイス / 自己組織化 / 膵島 / 微小流路 / ハイドロゲルビーズ

研究概要

本研究では、細胞を基本構成材料とした３次元的な「バイオマイクロデバイス」構築のために、組織構造の制御方法確立やそのメカニズム解明を目標とした。
組織構造の制御方法について、肝細胞とハイドロゲルビーズを用いて、微小流路構造をもつ細胞凝集体を構築できた。次に膵α、膵β細胞からなる疑似膵島を作製し、そのαとβの比率によってグルコース応答性のインスリン分泌活性が変化することを明らかとした。また、膵α細胞と膵β細胞による自己組織化的なマントルーコア構造形成に糖鎖が関与することも分かった。
本研究を通して、「細胞配列制御による膵島の高機能化」という、社会的に重要なテーマへと展開できた意義は大きい。

研究成果

• [雑誌論文] In vitro reconstitution of pancreatic islets. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kojima, N.
  • 雑誌名: Organogenesis 巻: 10 号: 2 ページ: 225-230
  • DOI: 10.4161/org.28351
  • 査読あり
• [雑誌論文] Engineering of Pseudoislets: Effect on Insulin Secretion Activity by Cell Number, Cell Population, and Microchannel Networks. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kojima, N., Takeuchi, S. and Sakai, Y.
  • 雑誌名: Transplant. Proc. 巻: 46 号: 4 ページ: 1161-1165
  • DOI: 10.1016/j.transproceed.2013.11.147
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of microchannel networks in multicellular spheroids. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kojima, N., Takeuchi, S. and Sakai, Y.
  • 雑誌名: Sensor. Actuat. B-Chem. 巻: 198 ページ: 249-254
  • DOI: 10.1016/j.snb.2014.02.099
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biliary epithelial cells play an essential role in the reconstruction of hepatic tissue with a functional bile ductular network. (2013)
  • 著者名/発表者名: Katsuda, T., Kojima, N., Ochiya, T. and Sakai, Y.
  • 雑誌名: Tissue Eng. 巻: 19 号: 21-22 ページ: 2402-2411
  • DOI: 10.1089/ten.tea.2013.0021
  • 査読あり
• [雑誌論文] Control of liver tissue reconstitution in mesenteric leaves : the effect of preculture on mouse hepatic progenitor cells prior to transplantation (2013)
  • 著者名/発表者名: Kojima, N., Sakai, Y.
  • 雑誌名: J. Robot. Mechatron. 巻: 25 ページ: 698-704
  • URL: http://www.fujipress.jp/finder/xslt.php?mode=present&inputfile=ROBOT002500040016.xml
  • 査読あり
• [雑誌論文] 異種細胞集団による自己組織化現象の数理モデル化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小島伸彦, 尾方優花, 中岡慎治, 酒井康行
  • 雑誌名: 生産研究 巻: 65 号: 3 ページ: 337-342
  • DOI: 10.11188/seisankenkyu.65.337
  • NAID: 130003368486
  • ISSN: 0037-105X, 1881-2058
• [雑誌論文] Control of liver tissue reconstitution in mesenteric leaves: the effect of preculture on mouse hepatic progenitor cells prior to transplantation. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kojima, N. and Sakai, Y.
  • 雑誌名: J. Robot. Mechatron. 巻: 25 ページ: 698-704
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rapid aggregation of heterogeneous cells and multiple-sized microspheres in methylcellulose medium (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Kojima, S. Takeuchi and Y. Sakai
  • 雑誌名: Biomaterials 巻: 33 号: 18 ページ: 4508-4514
  • DOI: 10.1016/j.biomaterials.2012.02.065
  • 査読あり
• [学会発表] 内部構造の制御による肝および膵島様スフェロイドの高機能化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小島伸彦
  • 学会等名: 日本組織培養学会第87回大会
  • 発表場所: 東京都千代田区・星陵会館
  • 年月日: 2014-05-29
• [学会発表] 微小環境を再現したミニチュア臓器作製の取り組み (2014)
  • 著者名/発表者名: 小島伸彦
  • 学会等名: 創薬・探索研究所セミナー
  • 発表場所: 大阪府豊中市・塩野義製薬株式会・社医薬研究センター
  • 年月日: 2014-04-23
• [学会発表] ミニチュア臓器の作製 : 微小環境の再現を目指す (2014)
  • 著者名/発表者名: 小島伸彦
  • 学会等名: 表面、材料に関する生物化学工学シンポジウム
  • 発表場所: 神奈川県横浜市・横浜国立大学・化工安工棟
  • 年月日: 2014-03-28
• [学会発表] Protection from Cell Death in Multicellular Spheroids (2014)
  • 著者名/発表者名: Motoyama, W., Aoki, S., Kojima, N.
  • 学会等名: 9th World Congress on Alternatives and Animal Use in the Life Sciences
  • 発表場所: Hotel Hilton Prague, Prague, Czech Republic(Oral presentation)
• [学会発表] 上皮細胞に適した3次元スフェロイド培養法の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 本山和加子, 青木茂久, 小島伸彦
  • 学会等名: 上皮細胞に適した3次元スフェロイド培養法の開発
  • 発表場所: 第21回肝細胞研究会(ポスターセッション)
• [学会発表] Functional Enhancement of Multicellular Spheroid by Microchannel Fabrication (2014)
  • 著者名/発表者名: Kojima, N.
  • 学会等名: TERMIS EU 2014 Chapter Meeting
  • 発表場所: Magazzini del Cotone Conference Center, Genova, Italy(Oral presentation)
• [学会発表] Protection from Cell Death in Multicellular Spheroids. (2014)
  • 著者名/発表者名: Motoyama, W., Aoki, S. and Kojima, N.
  • 学会等名: 9th World Congress on Alternatives and Animal Use in the Life Sciences
  • 発表場所: Hotel Hilton Prague, Prague, Czech Republic
• [学会発表] 上皮細胞に適した３次元スフェロイド培養法の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 本山和加子，青木茂久，小島伸彦
  • 学会等名: 第21回肝細胞研究会
  • 発表場所: 東京医科歯科大学M&Dタワー
• [学会発表] Functional Enhancement of Multicellular Spheroid by Microchannel Fabrication. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kojima, N.
  • 学会等名: TERMIS EU 2014 Chapter Meeting
  • 発表場所: Magazzini del Cotone Conference Center, Genova, Italy
• [学会発表] 内部構造の制御による肝および膵島様スフェロイドの高機能化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小島伸彦
  • 学会等名: 日本組織培養学会第87回大会
  • 発表場所: 東京都・千代田区・星陵会館
  • 招待講演
• [学会発表] 微小環境を再現したミニチュア臓器作製の取り組み (2014)
  • 著者名/発表者名: 小島伸彦
  • 学会等名: 創薬・探索研究所セミナー
  • 発表場所: 大阪府・豊中市・塩野義製薬株式会・社医薬研究センター
  • 招待講演
• [学会発表] ミニチュア臓器の作製：微小環境の再現を目指す (2014)
  • 著者名/発表者名: 小島伸彦
  • 学会等名: 表面、材料に関する生物化学工学シンポジウム
  • 発表場所: 神奈川県・横浜国立大学・化工安工棟
  • 招待講演
• [学会発表] 微小流路の構築による肝細胞および膵β細胞凝集体の高機能化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小島伸彦
  • 学会等名: シンポジウム:細胞アッセイ技術の現状と将来
  • 発表場所: 東京大学生産技術研究所コンベンションホール(ポスターセッション)
  • 年月日: 2013-11-25
• [学会発表] 微小流路の構築による肝および膵島様凝集体の高機能化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小島伸彦
  • 学会等名: 第1回細胞凝集研究会(シンポジウム)
  • 発表場所: ヒルトン福岡シーホーク
  • 年月日: 2013-11-08
• [学会発表] In vitroにおける膵島様組織の再構築(Engineering of islet-reconstitution in vitro) (2013)
  • 著者名/発表者名: 小島伸彦
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド(ポスターセッション)
• [学会発表] Mathematical modeling for the self-organization of cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Kojima, N., Ogata, Y., Nakaoka, S., Sakai, Y.
  • 学会等名: μTAS 2013
  • 発表場所: Messe Freiburg, Freiburg, Germany(Poster presentation)
• [学会発表] Fabrication of microchannel network in multicellular spheroids by embedding hydrogel beads (2013)
  • 著者名/発表者名: Kojima, N
  • 学会等名: World Congress on Regenerative Medicine
  • 発表場所: Messe Leipzig, Leipzig, Germany(Oral presentation)
• [学会発表] Mathematical Modeling to Simulate Cell Migration and Adhesion In Silico (2013)
  • 著者名/発表者名: 小島伸彦, 尾方優花, 中岡慎治, 酒井康行
  • 学会等名: 第20回肝細胞研究会
  • 発表場所: 大阪国際会議場(一般口演)
• [学会発表] Engineering of islets to achieve higher insulin secretion rate (2013)
  • 著者名/発表者名: Kojima, N., Takeuchi, S., Sakai, Y.
  • 学会等名: CAST 2013
  • 発表場所: Kyoto International Conference Center, Kyoto, Japan. (Oral presentation)
• [学会発表] 細胞の自己組織化現象を利用した膵島様組織の構築法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小島伸彦, 竹内昌治, 酒井康行
  • 学会等名: 第12回日本再生医療学会総会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(一般口演)
• [学会発表] In vitroにおける膵島様組織の再構築（Engineering of islet-reconstitution in vitro） (2013)
  • 著者名/発表者名: 小島伸彦
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 兵庫県・神戸ポートアイランド
• [学会発表] 微小流路の構築による肝細胞および膵β細胞凝集体の高機能化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小島伸彦
  • 学会等名: シンポジウム：細胞アッセイ技術の現状と将来
  • 発表場所: 東京都・東京大学生産技術研究所コンベンションホール
• [学会発表] 微小流路の構築による肝および膵島様凝集体の高機能化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小島伸彦
  • 学会等名: 第１回細胞凝集研究会
  • 発表場所: 福岡県・ヒルトン福岡シーホーク
• [学会発表] Mathematical modeling for the self-organization of cells. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kojima, N., Ogata, Y., Nakaoka, S. and Sakai, Y.
  • 学会等名: µTAS 2013
  • 発表場所: Messe Freiburg, Freiburg, Germany
• [学会発表] Fabrication of microchannel network in multicellular spheroids by embedding hydrogel beads. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kojima, N.
  • 学会等名: World Congress on Regenerative Medicine
  • 発表場所: Messe Leipzig, Leipzig, Germany
• [学会発表] Mathematical Modeling to Simulate Cell Migration and Adhesion In Silico (2013)
  • 著者名/発表者名: 小島伸彦，尾方優花，中岡慎治，酒井康行
  • 学会等名: 第20回肝細胞研究会
  • 発表場所: 大阪府・大阪国際会議場
• [学会発表] Engineering of islets to achieve higher insulin secretion rate. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kojima, N., Takeuchi, S. and Sakai, Y.
  • 学会等名: CAST 2013.
  • 発表場所: Kyoto International Conference Center, Kyoto
• [学会発表] 細胞の自己組織化現象を利用した膵島様組織の構築法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小島伸彦，竹内昌治，酒井康行
  • 学会等名: 第12回日本再生医療学会総会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（横浜市）
• [学会発表] 細胞社会における細胞の振る舞いを評価するための新規細胞凝集法(Establishment of rapid cell aggregation method to study cell behavior in cellular society) (2012)
  • 著者名/発表者名: 小島伸彦, 竹内昌治, 酒井康行
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場・マリンメッセ福岡(ワークショップ・ポスターセッション)
• [学会発表] Fabrication of microchannel network in liver tissue spheroids (2012)
  • 著者名/発表者名: Kojima, N., Takeuchi, S., Sakai, Y.
  • 学会等名: μTAS 2012
  • 発表場所: Okinawa Convention Center, Okinawa, Japan. (Poster presentation)
• [学会発表] A method for multicellular spheroid engineering (2012)
  • 著者名/発表者名: Kojima, N., Takeuchi, S., Sakai, Y.
  • 学会等名: 3rd TERMIS World Congress 2012
  • 発表場所: Hofburg Congress Center, Vienna, Austria. (Poster presentation)
• [学会発表] 構造的微小環境を有する肝細胞スフェロイドの作製法 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小島伸彦, 竹内昌治, 酒井康行
  • 学会等名: 第19回肝細胞研究会(シンポジウム)
  • 発表場所: 札幌医科大学
• [学会発表] シヌソイド様構造を有する肝細胞スフェロイドの構築 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小島伸彦, 竹内昌治, 酒井康行
  • 学会等名: 第11回日本再生医療学会総会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(一般口演)
• [学会発表] 細胞社会における細胞の振る舞いを評価するための新規細胞凝集法 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小島伸彦，竹内昌治，酒井康行
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場・マリンメッセ福岡（福岡市）
• [学会発表] Fabrication of microchannel network in liver tissue spheroids (2012)
  • 著者名/発表者名: Kojima, N., Takeuchi, S. and Sakai, Y.
  • 学会等名: MicroTAS 2012
  • 発表場所: Okinawa Convention Center (Ginowan-shi)
• [学会発表] A method for multicellular spheroid engineering (2012)
  • 著者名/発表者名: Kojima, N., Takeuchi, S. and Sakai, Y.
  • 学会等名: 3rd TERMIS World Congress 2012
  • 発表場所: Hofburg Congress Center (Vienna, Austria)
• [学会発表] 構造的微小環境を有する肝細胞スフェロイドの作製法 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小島伸彦，竹内昌治，酒井康行
  • 学会等名: 第19回肝細胞研究会
  • 発表場所: 札幌医科大学（札幌市）
• [学会発表] シヌソイド様構造を有する肝細胞スフェロイドの構築 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小島伸彦，竹内昌治，酒井康行
  • 学会等名: 第11回日本再生医療学会総会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（横浜市）
• [図書] Three-dimensional culture of fetal mouse, rat and porcine hepatocytes. in"Human Fetal Tissue Transplantation"(etd. by N. Bhattacharya and P. Stubblefield) (2013)
  • 著者名/発表者名: Sakai, Y., Jiang, J., Hanada, S., Huang, H., Katsuda, T., Kojima, N., Teratani, T., Ochiya, T.
  • 出版者: Springer-Verlag UK
• [図書] Three-dimensional culture of fetal mouse, rat and porcine hepatocytes. in “Human Fetal Tissue Transplantation” (2013)
  • 著者名/発表者名: Sakai, Y., Jiang, J., Hanada, S., Huang, H., Katsuda, T., Kojima, N., Teratani, T. and Ochiya, T.
  • 総ページ数: 462
  • 出版者: Springer-Verlag UK
• [備考] 受賞① 小島伸彦, 第4回BEANS総合研究会, 最優秀発表賞, MEMSと肝臓, 2012年5月22日