| 研究課題/領域番号 |
16H05906
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| 研究種目 |
若手研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
生体医工学・生体材料学
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
船本 健一 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 准教授 (70451630)
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| 研究協力者 |
カム ロジャー
吉野 大輔
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | マイクロ・ナノデバイス / 細胞・組織 / 生物・生体工学 / 流体工学 / ナノバイオ / マイクロ流体デバイス / がん微小環境 / 低酸素 |
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| 研究成果の概要 |
酸素分圧・力学的刺激・化学的刺激の3つの因子を同時制御し、細胞群に対する複合作用の観察を可能にする3-in-1生体模擬チップを開発した。チップ内のガス流路に酸素濃度を調整した混合ガスを供給することで、酸素濃度0.3%までの一様な酸素状態や酸素濃度勾配を15分以内に生成することが可能になった。がん微小環境を研究対象として、ヒト乳腺がん細胞をコラーゲンゲルに混合し、開発したチップ内のゲル流路に配置して挙動を観察した。乳がん細胞の増殖率と遊走速度は低酸素状態において増加した。また、血管内皮細胞との共存培養下では、細胞間の相互作用により乳がん細胞の挙動の酸素濃度依存性が変化することが明らかになった。
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| 自由記述の分野 |
生体工学、流体工学
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
生体内は大気中と比較して低酸素状態にあるにも関わらず、簡便性の観点から多くの細胞実験は常酸素条件下で行われてきた。開発した3-in-1生体模擬チップは、細胞周囲の酸素分圧を任意の分布に短時間内に制御し、細胞に力学的刺激と化学的刺激を負荷することで生理的環境と病的環境の両方を再現でき、細胞群の即時的応答の観察を可能にした。本研究で実施したがんの増殖と転移の機序の解明の研究に限らず、血管新生や幹細胞の分化と増殖の制御、低酸素負荷が関係する循環器系疾患の予防法の確立における革新的な研究技術であり、重要な知見をもたらすと期待される。再生医療や薬剤の開発などの先進医療の発展にも寄与する技術である。
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