ＭＥＭＳを利用した細胞の３次元組織構築

2015 年度 実績報告書

• 研究領域: 超高速バイオアセンブラ
• 研究課題/領域番号: 23106008
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 竹内 昌治 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (90343110)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 知能機械 / マイクロマシン / マイクロ・ナノデバイス / 細胞・組織 / 再生医学

研究実績の概要

平成27年度は、主に(1)タスクフォース研究、(2)神経細胞ネットワークの構築と検証、(3)折り畳みデバイスによる三次元流路の開発を行った。
(1)タスクフォースの研究として、昨年度に引き続き、重篤な中耳炎手術の際に耳介の後部にあける人工的な切削穴の壁面に、粘膜細胞による細胞シートを移植するデバイスを開発した。昨年度に報告したように、3D プリンターによって Ecoflex によるバルーンデバイスの作製、およびデバイスを利用したシート構造の転写を行う手法は確立できていた。平成27年度は、手術部の形にあったバルーンデバイスを設計した。A03班大和グループと領域内連携により、細胞シートを得て、本デバイスによる細胞シートの転写を検証した。モデルとして中耳手術部を模したゼラチン型を用いた検証を行ったところ、短時間で細胞シートを転写することに成功した。転写した細胞シートを回収して Live/Dead assay を行ったところ、ほとんどの細胞が生存していることが確認された。
(2)神経ネットワーク構築は、構築したネットワークの検証を行った。昨年度までにラット由来の神経細胞のマイクロプレート上での培養、操作を実現していた。平成27年度は、プライマリーセルによる任意のネットワークを構築した。構築したネットワークを免疫染色とカルシウムセンサータンパク質による検証を行ったところ、接続した神経細胞が形態的および機能的に接続されていることが示唆された。
(3)三次元流路の開発では、LARRAMENDY 博士と領域外連携で行われた。本研究では、当領域で発展させたパリレンの調製・操作技術を応用して、短いプロセスで三次元流路を構築することに成功した。また、金層をパターンすることで、流路内に金属のパターンを作製することにも成功している。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Mobile Microplates for Morphological Control and Assembly of Individual Neural Cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Shotaro Yoshida, Tetsuhiko Teshima, Kaori Kuribayashi-Shigetomi, Shoji Takeuchi
  • 雑誌名: Adv. Healthc. Mater. 巻: 5 ページ: 415-420
  • DOI: 10.1002/adhm.201500782
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High-Resolution Vertical Observation of Intracellular Structure using Magnetically Responsive Microplates (2016)
  • 著者名/発表者名: Tetsuhiko Teshima, Hiroaki Onoe, Soichiro Tottori, Hiroka Aonuma, Takeomi Mizutani, Koki Kamiya, Hirotaka Ishihara, Hirotaka Kanuka, Shoji Takeuchi
  • 雑誌名: Small 巻: 12 ページ: 3366-3373
  • DOI: 10.1002/smll.201600339
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Biofabrication: Reappraising the definition in an evolving field (2016)
  • 著者名/発表者名: Juergen Groll, Thomas Boland, Torsten Blunk, Jason Burdick, Dong-Woo Cho, Paul Dalton, Brian Derby, Gabor Forgacs, Qing Li, Vladimir Mironov, Lorenzo Moroni, Makoto Nakamura, Wenmiao Shu, Shoji Takeuchi, Giovanni Vozzi, Tim Woodfield, Tao Xu, James Yoo, Jos Malda
  • 雑誌名: Biofabrication 巻: 8 ページ: 013001
  • DOI: 10.1088/1758-5090/8/1/013001
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Vertical Flow Lithography for Fabrication of 3D Anisotropic Particles (2015)
  • 著者名/発表者名: Shohei Habasaki, Won Chul Lee, Shotaro Yoshida Shoji Takeuchi
  • 雑誌名: Small 巻: 11 ページ: 6391-6396
  • DOI: 10.1002/smll
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation and Manipulation of a Capillary Jet in a Centrifuge-based Droplet Shooting Device (2015)
  • 著者名/発表者名: Kazuki Maeda, Hiroaki Onoe, Masahiro Takinoue, Shoji Takeuchi
  • 雑誌名: Micromachines 巻: 6 ページ: 1526-1533
  • DOI: 10.3390/mi6101436
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Point, Line and Plane-shaped Cellular Constructs for 3D Tissue Assembly (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuya Morimoto, Amy Y. Hsiao, Shoji Takeuchi
  • 雑誌名: Advanced Drug Delivery Reviews 巻: 95 ページ: 29-39
  • DOI: 10.1016/j.addr.2015.09.003
  • 査読あり
• [学会発表] CATCH A CELL ON A CMOS: SELECTIVE RETRIEVAL OF SINGLE CELL USING A MICROPLATE TECHNOLOGY PERFORMED ON A CMOS IMAGING SENSOR (2016)
  • 著者名/発表者名: Seiji Tabata, Shotaro Yoshida, Yuya Morimoto, Shoji Takeuchi
  • 学会等名: MEMS2016
  • 発表場所: Shanghai International Conference Center （Shanghi, China）
  • 年月日: 2016-01-24 – 2016-01-28
• [学会発表] CMOSセンサを用いた一細胞観察システム (2015)
  • 著者名/発表者名: 田畑誠司、吉田昭太郎、森本雄矢、竹内昌治
  • 学会等名: 化学とマイクロナノシステム学会第32回研究会
  • 発表場所: 北九州国際会議場（小倉）
  • 年月日: 2015-11-26 – 2015-11-27
• [学会発表] Origami Microfluidics integrated with gold micropatterns (2015)
  • 著者名/発表者名: Fumiaki Tomoike, Florian Larramendy, Shoji Takeuchi
  • 学会等名: MHS2015
  • 発表場所: Nagoya Univ. (Nagoya, Japan)
  • 年月日: 2015-11-23 – 2015-11-25
  • 国際学会
• [学会発表] PARYLENE ORIGAMI MICROFLUIDICS: 3D MICROFLUIDIC DEVICES FABRICATED BY FOLDING A PARYLENE SHEET (2015)
  • 著者名/発表者名: Florian Larramendy, Fumiaki Tomoike, Shoji Takeuchi, Oliver Paul
  • 学会等名: MicroTAS2015
  • 発表場所: Hwabaek International Convention Center (Gyeongju, Korea)
  • 年月日: 2015-10-25 – 2015-10-29
  • 国際学会
• [学会発表] ボトムアップ組織工学による立体組織形成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 竹内昌治
  • 学会等名: 第67回三次元臓器造形研究会
  • 発表場所: 東京大学（東京）
  • 年月日: 2015-10-10 – 2015-10-10
  • 招待講演
• [学会発表] Fabrication of muscle actuator by in vitro reconstruction of skeletal muscle (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuya Morimoto
  • 学会等名: IROS
  • 発表場所: Congress Center Hamburg(Hamburg, Germany)
  • 年月日: 2015-09-28 – 2015-10-02
  • 国際学会
• [学会発表] Assembly of cellular building blocks for 3D tissue engineering (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuya Morimoto, Shoji Takeuchi
  • 学会等名: International Symposium on Bio Assembler
  • 発表場所: Pierre and Marie Curie University (Pari, France)
  • 年月日: 2015-09-26 – 2015-09-26
  • 国際学会
• [学会発表] 細胞の折り紙： 折り紙の折畳み技術と細胞牽引力を駆動源として用いた3次元組織構築 (2015)
  • 著者名/発表者名: 繁富（栗林）香織
  • 学会等名: 医用アクチュエーションの最近の話題
  • 発表場所: 北海道大学（札幌）
  • 年月日: 2015-09-15 – 2015-09-15
  • 招待講演
• [学会発表] 折紙工学の挑戦～医療器具と再生医療への応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 繁富（栗林）香織
  • 学会等名: 未来へのバイオ 技術勉強会「医療を変革する細胞作製と画像クラスタリング」
  • 発表場所: バイオインダストリー協会（東京）
  • 年月日: 2015-06-16 – 2015-06-16
  • 招待講演
• [学会発表] 胞の牽引力と 折り紙の折畳み技術を用いた立体構造の構築 (2015)
  • 著者名/発表者名: 繁富（栗林）香織
  • 学会等名: 分子ロボティク ス研究会定例会”分子ロボットの知能～ロジカルなシステムをいかに構築するか～
  • 発表場所: 北海道大学（札幌）
  • 年月日: 2015-05-23 – 2015-05-23
  • 招待講演
• [学会発表] 細胞で折り紙！-細胞の立体構造 の構築と再生医療への応用- (2015)
  • 著者名/発表者名: 繁富（栗林）香織
  • 学会等名: 第13回生物計測化学 懇談会
  • 発表場所: 北海道大学（札幌）
  • 年月日: 2015-05-13 – 2015-05-13
  • 招待講演
• [図書] 三次元ティッシュエン ジニアリング細胞の培養・操作・組織化から品質管理、脱細胞化 まで (2015)
  • 著者名/発表者名: 繁 富（栗林）香織, 竹内 昌治
  • 総ページ数: 400
  • 出版者: エヌ・ティー・ エス