• 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

3D計測・制御プラットフォ ームによる気管支分岐形成メカニズム解析

公募研究

研究領域生物の3D形態を構築するロジック
研究課題/領域番号 18H04765
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
研究機関国立研究開発法人理化学研究所 (2019)
大阪府立大学 (2018)

研究代表者

萩原 将也  国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 理研白眉研究チームリーダー (00705056)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
11,440千円 (直接経費: 8,800千円、間接経費: 2,640千円)
2019年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2018年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
キーワード三次元培養 / 初期位置制御 / 大域イメージング / 分岐パターン形成 / 組織イメージング / マイクロ流体チップ / 多面観察 / 培養CUBE / 初期制御 / 3D培養制御 / 3D イメージング / 気管支分岐形成
研究実績の概要

組織の自律形成システムの解明を行う上で,培養環境を定量的に時空間制御し,かつ形態形成の過程を高解像に計測するin vitro 実験系は非常に重要である一方,三次元培養における場の制御と計測を同時に満たす実験系は確立されていない.そこで本研究課題においては,三次元培養空間を制御し再現性を高めた上で、㎜サイズの比較的大きなサンプルの大域高解像イメージングを行う実験系の確立を目的としている。
まず我々が構築した3次元培養Cube内において細胞初期位置を厳密に制御する手法を確立した。フォトリソグラフィで作成した微小構造物をCube内に配置し、細胞外マトリックスをCubeに注入し架橋する。その後微小構造物を取り除くことにより、細胞外マトリックスないに構造物の形状をした空隙を作成し、そこに高濃度に濃縮した細胞を詰め込むことにより、Cube内において細胞の三次元初期位置を厳密に制御することを達成した。本手法により、気管支上皮細胞を円柱状に制御してCube内において培養を複数回行うと、全ての実験において、気管支の分岐形成が円柱から90度方向に形成された。
さらに形成されたCubeを回転させ、6方向から顕微鏡でスキャンを行うことにより、数㎜単位で伸長した分岐パターン全体をイメージングすることができた。これにより分岐のパターン(方向・太さ・長さ・分岐間ピッチ)を定量的な計測を達成した。計測結果では、分岐パターンのばらつきが、初期位置を制御しないときと比較して飛躍的に低減されており、再現性の高い3次元実験系および計測系の構築を達成した。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件) 産業財産権 (3件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] Engineering approaches to control and design the in vitro environment towards the reconstruction of organs2020

    • 著者名/発表者名
      Hagiwara Masaya、Koh Isabel
    • 雑誌名

      Development, Growth & Differentiation

      巻: 62 号: 3 ページ: 158-166

    • DOI

      10.1111/dgd.12647

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 制御・計測・情報技術が繋ぐ多細胞システム解析2020

    • 著者名/発表者名
      HAGIWARA Masaya
    • 雑誌名

      生物物理

      巻: 60 号: 1 ページ: 019-024

    • DOI

      10.2142/biophys.60.019

    • NAID

      130007790189

    • ISSN
      0582-4052, 1347-4219
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Initial 3D Cell Cluster Control in a Hybrid Gel Cube Device for Repeatable Pattern Formations2019

    • 著者名/発表者名
      Masaya Hagiwara, Rina Nobata, Tomohiro Kawahara
    • 雑誌名

      Journal of visualized Experiments

      巻: 145 号: 145

    • DOI

      10.3791/59214

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] High repeatability from 3D experimental platform for quantitative analysis of cellular branch pattern2018

    • 著者名/発表者名
      Masaya Hagiwara, Rina Nobata, Tomohiro Kawahara
    • 雑誌名

      Integrative Biology

      巻: 10 号: 5 ページ: 306-312

    • DOI

      10.1039/c8ib00032h

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Epidermal growth factor induced macropinocytosis directs branch formation of lung epithelial cells2018

    • 著者名/発表者名
      Masaya Hagiwara, Ikuhiko Nakase
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 507 号: 1-4 ページ: 297-303

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2018.11.028

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] CUBE IN A CHIP: ONE TOUCH 3D TISSUE INTEGRATION AND REMOVBAL SYSTEM FOR BODY ON A CHIP PLATFORM2019

    • 著者名/発表者名
      Masaya Hagiwara
    • 学会等名
      The 23rd International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] カートリッジ式マイクロ流体チプによる Body on a Chipプラットフォーム2018

    • 著者名/発表者名
      萩原将也
    • 学会等名
      化学とマイクロナノシステム学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Cartridge type microfluidic system for Body on a Chip applications2018

    • 著者名/発表者名
      Masaya Hagiwara
    • 学会等名
      5th TERMIS world congress
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 3D culture platform supplying quantitative analysis of pattern formation by controlling initial culture conditions2018

    • 著者名/発表者名
      Rina Nobata, Tomohiro Kawahara, Masaya Hagiwara
    • 学会等名
      5th TERMIS world congress
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] In vitro-in silico interfaceによる気管支分岐形成 メカニズムの解析2018

    • 著者名/発表者名
      野畑李奈、川原知洋、萩原将也
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] 細胞培養容器、固定具、観察装置、顕微鏡および観察方法2020

    • 発明者名
      萩原将也
    • 権利者名
      理化学研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2020-083426
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [産業財産権] 細胞培養容器及び観察用試料セル2018

    • 発明者名
      萩原将也、川原知洋
    • 権利者名
      萩原将也、川原知洋
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 流体デバイス2018

    • 発明者名
      萩原将也
    • 権利者名
      萩原将也
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-053203
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-01-27  

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