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2018 年度 実績報告書

送液可能な血管網を備えた立体的な肝組織の構築

研究課題

研究課題/領域番号 16H04573
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 丸尾 昭二  横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (00314047)
渡邉 昌俊  三重大学, 医学系研究科, 教授 (90273383)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード再生医療 / 血管構造 / 毛細血管 / 電気化学細胞脱離 / 肝細胞
研究実績の概要

我々は、電気化学的に細胞を素早く脱離させる技術を独自に開発し、様々な細胞操作へと応用してきた。特に、素早い操作という利点を活かし、送液可能な血管様構造を素早く作製する手法へと展開し、作製する血管様構造を肝小葉内の大きな血管に見立て、これを起点として上述した血管内皮細胞の性質を利用して毛細血管網を伸長させた。さらに、生体における肝発生を参考にして、iPS由来肝前駆細胞にこの毛細血管網を取り込みつつ自己組織化させた。これにより、生体外で送液可能な微小血管を有する三次元肝組織(肝小葉)を構築してきた。今年度は、シリコーン樹脂製の微小なウェル構造を持つスフェロイド培養器で肝細胞または平滑筋細胞を培養し、十分な酸素を供給しながらスフェロイド化させた。これによりハイドロゲル中に容易に高密度に細胞を播種できプロセスを確立した。また、この一連のプロセスで作製する組織の大きさについて、ニードルの配置を1cm角のサイズにスケールアップすることで、1cm角の範囲に規則的な送液可能な血管構造を配置することが可能となった。最後に、マウスの門脈に血管を直接吻合し、デバイスを腹腔内に留置することで、血液循環を実施した。送液可能な比較的大きな血管を通して、血管内皮細胞が自発的に形成した血管ネットワークへ赤血球が流れ込み、酸素を供給していることを確認した。一方、ハイドロゲルの収縮と細胞の増殖および組織化を同期させるために、血管内皮細胞が自発的に毛細血管構造を形成し、なおかつ分解速度が比較的遅いハイドロゲル材料が必要であることが分かった。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Vascularized Bone-Mimetic Hydrogel Constructs by 3D Bioprinting to Promote Osteogenesis and Angiogenesis2019

    • 著者名/発表者名
      Anada Takahisa、Pan Chi-Chun、Stahl Alexander、Mori Satomi、Fukuda Junji、Suzuki Osamu、Yang Yunzhi
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 20 ページ: 1096~1096

    • DOI

      10.3390/ijms20051096

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Synergic effects of oxygen supply and antioxidants on pancreatic β-cell spheroids2019

    • 著者名/発表者名
      Myasnikova Dina、Osaki Tatsuya、Onishi Kisaki、Kageyama Tatsuto、Zhang Molino Binbin、Fukuda Junji
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 ページ: 1802

    • DOI

      10.1038/s41598-018-38011-6

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Engineering of perfusable double-layered vascular structures using contraction of spheroid-embedded hydrogel and electrochemical cell detachment2019

    • 著者名/発表者名
      Shimazu Yuka、Zhang Binbin、Yue Zhilian、Wallace Gordon G.、Fukuda Junji
    • 雑誌名

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      巻: 127 ページ: 114~120

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2018.07.006

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 電気化学細胞脱離のための金表面洗浄法2019

    • 著者名/発表者名
      楯芳樹、榎本詢子、景山達斗、福田淳二、松下淳、秋本紗希、根本悠平
    • 学会等名
      化学工学会 第84年会
  • [学会発表] 血管を含む立体組織をつくるアプローチ2018

    • 著者名/発表者名
      福田淳二
    • 学会等名
      第80回日本生物工学会大会
    • 招待講演
  • [学会発表] 神経・血管相互作用を利用したダブルネットワークの形成誘導2018

    • 著者名/発表者名
      林慎也、大崎達哉、福田淳二
    • 学会等名
      日本動物実験代替法学会 第31回大会
  • [学会発表] Engineering small and large tissues based on oxygen supply2018

    • 著者名/発表者名
      Junji Fukuda
    • 学会等名
      TERMIS-WC 2018
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Transplantation of tailored cell sheets using micro stereolithography and electrochemical cell transfer2018

    • 著者名/発表者名
      Sena Ozawa, Yuka Kobayashi, Christopher E.J. Cordonier, Shingo Kozaki ,Hideo Honma, Shoji Maruo, Junji Fukuda
    • 学会等名
      TERMIS-WC 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of vascularized bone grafts using bone beads2018

    • 著者名/発表者名
      Hikaru Akieda, Yukie Sonoyama, Tatsuto Kageyama, Yohei Noda, Shoji Maruo, Junji Fukuda
    • 学会等名
      TERMIS-WC 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Ascorbic Acid-2-phosphate protective effect against ROS on pancreatic β-cell sphe-roids2018

    • 著者名/発表者名
      Dina Myasnikova, Binbin Zhang, Junji Fukuda
    • 学会等名
      TERMIS-WC 2018
    • 国際学会
  • [図書] ペプチドおよびアプタマーを用いた選択的な細胞の分離技術2018

    • 著者名/発表者名
      榎本詢子、景山達斗、福田淳二
    • 総ページ数
      7
    • 出版者
      シーエムシー出版
  • [図書] 電気化学的手法による三次元組織の構築2018

    • 著者名/発表者名
      福田淳二
    • 総ページ数
      9
    • 出版者
      シーエムシー出版

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公開日: 2019-12-27  

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