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2022 年度 実績報告書

組織工学的手法を用いた個別臓器オルガノイドの構築

計画研究

研究領域仮想人体構築学チップ上に再現した臓器からみる全身代謝の分子ネットワーク
研究課題/領域番号 20H05744
研究機関横浜国立大学

研究代表者

福田 淳二  横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (80431675)

研究分担者 西川 昌輝  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (40843149)
大久保 佑亮  国立医薬品食品衛生研究所, 毒性部, 主任研究官 (80596247)
遠山 周吾  慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (90528192)
研究期間 (年度) 2020-10-02 – 2023-03-31
キーワードオルガノイド培養 / 毛包オルガノイド / 肝臓 / 小腸
研究実績の概要

研究領域全体の目標は、人体を臓器・組織・細胞が複雑に相互作用するネットワークシステムと捉え、個別臓器とそれらがリンクした複数臓器による培養実験系、および全体を接続する数理モデルを構築することであった。そして本計画研究では、この中で、オルガノイド培養を用いて、高い生理学性を備えた個別臓器オルガノイドをチップ上に構築することに取り組んできた。当該年度は、研究代表者の福田と分担者の大久保は、シグナルレポーターヒトiPS細胞を用いて、発光モニタリングシステムを利用した72時間連続計測を実施した。これにより、様々な添加薬剤に対して、詳細なシグナル変動を追跡できる評価系が構築された。一方、研究分担者の遠山は、ヒトiPS細胞由来の心臓組織に対して局所的な電気刺激装置により発火点を制御する技術を確立した。本システムにより、心臓モデルの心電位や伝導速度を正確に解析することができ、未だ発生メカニズムが不明な不整脈などの病態ダイナミクスの解明に貢献できる可能性がある。さらに研究分担者の西川は、ポリメチルペンテン酸素透過性膜を用いて凍結保存されたヒト肝細胞培養を培養する技術を確立した。これにより効率的な薬物スクリーニングのための肝細胞培養デバイスは、この酸素透過膜ベースで作製するのが良いことを示した。これらの研究により、それぞれの目的に必要な機能が搭載された個別臓器オルガノイドを構築する基盤技術が確立された。

現在までの達成度 (段落)

令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (22件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (15件) (うち国際共著 1件、 査読あり 15件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (7件)

  • [雑誌論文] In vitro hair follicle growth model for drug testing2023

    • 著者名/発表者名
      Kageyama Tatsuto、Miyata Hikaru、Seo Jieun、Nanmo Ayaka、Fukuda Junji
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 13 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41598-023-31842-y

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Expansion Culture of Hair Follicle Stem Cells through Uniform Aggregation in Microwell Array Devices2023

    • 著者名/発表者名
      Hirano Sugi、Kageyama Tatsuto、Yamanouchi Maki、Yan Lei、Suzuki Kohei、Ebisawa Katsumi、Kasai Keiichiro、Fukuda Junji
    • 雑誌名

      ACS Biomaterials Science & Engineering

      巻: 9 ページ: 1510~1519

    • DOI

      10.1021/acsbiomaterials.2c01141

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hypoxia inducible factor-1α promotes trichogenic gene expression in human dermal papilla cells2023

    • 著者名/発表者名
      Seo Jieun、Yan Lei、Kageyama Tatsuto、Nanmo Ayaka、Chun Yang-Sook、Fukuda Junji
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 13 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41598-023-28837-0

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Metabolism-based cardiomyocytes production for regenerative therapy2023

    • 著者名/発表者名
      Umei Tomohiko C.、Tohyama Shugo、Fukuda Keiichi
    • 雑誌名

      Journal of Molecular and Cellular Cardiology

      巻: 176 ページ: 11~20

    • DOI

      10.1016/j.yjmcc.2023.01.007

    • 査読あり
  • [雑誌論文] An Approach That Brings Out the Potential of Regenerative Therapies in Heart Failure2023

    • 著者名/発表者名
      Kishino Yoshikazu、Tohyama Shugo
    • 雑誌名

      Circulation Journal

      巻: 87 ページ: 487~489

    • DOI

      10.1253/circj.CJ-22-0781

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Intracoronary transplantation of pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes: Inefficient procedure for cardiac regeneration2023

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Hideki、Tohyama Shugo、Kanazawa Hideaki、Ichimura Hajime、Chino Shuji、Tanaka Yuki、Suzuki Yota、Zhao Jian、Shiba Naoko、Kadota Shin、Narita Kazumasa、Naito Takafumi、Seto Tatsuichiro、Kuwahara Koichiro、Shiba Yuji、Fukuda Keiichi
    • 雑誌名

      Journal of Molecular and Cellular Cardiology

      巻: 174 ページ: 77~87

    • DOI

      10.1016/j.yjmcc.2022.11.004

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Impacts of manipulating cell sorting on in?vitro hair follicle regeneration2022

    • 著者名/発表者名
      Kageyama Tatsuto、Anakama Riki、Togashi Hideru、Fukuda Junji
    • 雑誌名

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      巻: 134 ページ: 534~540

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2022.09.004

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Reprogramming of three-dimensional microenvironments for in vitro hair follicle induction2022

    • 著者名/発表者名
      Kageyama Tatsuto、Shimizu Akihiro、Anakama Riki、Nakajima Rikuma、Suzuki Kohei、Okubo Yusuke、Fukuda Junji
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 8 ページ: -

    • DOI

      10.1126/sciadv.add4603

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Bone beads enveloped with vascular endothelial cells for bone regenerative medicine2022

    • 著者名/発表者名
      Kageyama Tatsuto、Akieda Hikaru、Sonoyama Yukie、Sato Ken、Yoshikawa Hiroshi、Isono Hitoshi、Hirota Makoto、Kitajima Hiroaki、Chun Yang-Sook、Maruo Shoji、Fukuda Junji
    • 雑誌名

      Acta Biomaterialia

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1016/j.actbio.2022.08.044

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Luciferase assay system to monitor fibroblast growth factor signal disruption in human iPSCs2022

    • 著者名/発表者名
      Kanno Seiya、Mizota Kashu、Okubo Yusuke、Kageyama Tatsuto、Yan Lei、Fukuda Junji
    • 雑誌名

      STAR Protocols

      巻: 3 ページ: 101439~101439

    • DOI

      10.1016/j.xpro.2022.101439

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Computational simulation of liver fibrosis dynamics2022

    • 著者名/発表者名
      Yoshizawa Misa、Sugimoto Masahiro、Tanaka Minoru、Sakai Yusuyuki、Nishikawa Masaki
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41598-022-18123-w

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Scalable manufacturing of clinical‐grade differentiated cardiomyocytes derived from human‐induced pluripotent stem cells for regenerative therapy2022

    • 著者名/発表者名
      Morita Yuika、Kishino Yoshikazu、Fukuda Keiichi、Tohyama Shugo
    • 雑誌名

      Cell Proliferation

      巻: 55 ページ: -

    • DOI

      10.1111/cpr.13248

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Purification of cardiomyocytes and neurons derived from human pluripotent stem cells by inhibition of de novo fatty acid synthesis2022

    • 著者名/発表者名
      Tanosaki Sho、Akiyama Tomohiko、Kanaami Sayaka、Fujita Jun、Ko Minoru S.H.、Fukuda Keiichi、Tohyama Shugo
    • 雑誌名

      STAR Protocols

      巻: 3 ページ: 101360~101360

    • DOI

      10.1016/j.xpro.2022.101360

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Protocol for enhanced proliferation of human pluripotent stem cells in tryptophan-fortified media2022

    • 著者名/発表者名
      Kameda Kotaro、Someya Shota、Fujita Jun、Fukuda Keiichi、Tohyama Shugo
    • 雑誌名

      STAR Protocols

      巻: 3 ページ: 101341~101341

    • DOI

      10.1016/j.xpro.2022.101341

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Human Engineered Heart Tissue Models for Disease Modeling and Drug Discovery2022

    • 著者名/発表者名
      Tani Hidenori、Tohyama Shugo
    • 雑誌名

      Frontiers in Cell and Developmental Biology

      巻: 10 ページ: -

    • DOI

      10.3389/fcell.2022.855763

    • 査読あり
  • [学会発表] ヒトiPS細胞のライブセルレポーターアッセイと仮想人体構築学2022

    • 著者名/発表者名
      福田淳二
    • 学会等名
      第74回日本生物工学会大会
  • [学会発表] 3次元組織モデルを搭載した薬剤評価チップデバイス2022

    • 著者名/発表者名
      福田淳二
    • 学会等名
      第60回日本人工臓器学会大会
  • [学会発表] 毛髪再生医療のための3D培養技術2022

    • 著者名/発表者名
      福田淳二
    • 学会等名
      第22回日本再生医療学会総会
  • [学会発表] 重症心不全に対するヒトiPSC由来の心臓再生療法2022

    • 著者名/発表者名
      遠山周吾
    • 学会等名
      第87回日本循環器学会学術集会
  • [学会発表] 重症心不全に対するヒト心室筋組織球移植法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      遠山周吾
    • 学会等名
      第52回日本心脈管作動物質学会
  • [学会発表] ヒトiPS細胞由来心筋細胞の大量製造と心不全治療への応用2022

    • 著者名/発表者名
      遠山周吾
    • 学会等名
      第70回日本心臓病学会学術集会
  • [学会発表] ヒトiPS細胞を用いたシグナルかく乱作用のダイナミクスに基づく高精度・網羅的な発生毒性試験法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      大久保佑亮
    • 学会等名
      日本先天異常学会

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公開日: 2023-12-25  

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