| 研究課題/領域番号 |
16K01374
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| 研究機関 | 芝浦工業大学 |
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研究代表者 |
二井 信行 芝浦工業大学, 工学部, 准教授 (10508378)
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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 | ３次元皮膚構造 / 共培養 / オンチップインキュベーション |
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| 研究実績の概要 |
24穴マルチウェルプレート用のインサートに形成された３次元皮膚類似構造（コラーゲン，線維芽細胞，ケラチノサイト，角層からなる）を，細胞培養表面となるガラス板にアクリル樹脂からなるリザーバを接着した構造に組み込んだデバイスを作製した．それぞれのデバイスをCO2インキュベータ内及び外（底部を37℃に加温）に置き，ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)またはサル腎臓由来細胞株COS-7を上記３次元皮膚類似構造と共培養し，経上皮抵抗値(TER)，培地pH，共培養した細胞の生存状態を評価した．
その結果，HUVECは，インキュベータ内外ともに24時間の生存を，COS-7は48時間以上の生存を確認した．TER値は，３次元皮膚類似構造の推奨培養条件に比べ，培養開始からの経過日数が1日から2日目までの下降が大きかったものの，4日目のTER値は約2kΩと，推奨培養条件における値と大きく変わることはなかった．なお，共培養の有無とTER値との間には特段の関係は見いだせなかった．pHについては，３次元皮膚類似構造の炭酸ガス透過性が高く，インキュベータ外では培地pHがpH8.5まで上昇した．一方，３次元皮膚類似構造の表面を湿潤させ，パラフィンフィルムで密閉すると，pH上昇はインキュベータ外でもpH7.5まで抑えることができた．
以上より，３次元皮膚と別種細胞との共培養は可能であること，３次元皮膚を表面に持つデバイスは，皮膚表面を適切に湿潤・バリアすれば，インキュベータ外でも培養が可能になること，その皮膚表面のバリア性は，TERで評価するならば，皮膚構造の推奨培養条件に近い状態にすることが可能であることが示された．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初は，ガラス-PMMAデバイス上でケラチノサイトを培養し，皮膚類似構造をつくりだすことを計画していたが，すでに皮膚類似構造となっている層をもつウェルインサートが入手できることから，それをデバイスに組み込み，インキュベータ外での培養の可能性，そして共培養の可能性をいちはやく検証することができた．
一方，当該皮膚類似構造の推奨培養条件においても，皮膚のバリア性を長期間保てるかが疑問であることと，ウェルインサートをデバイスに組み込むのが煩雑で，当初の目標であった積層オンチップインキュベーションデバイスが，ごく初期の予備実験の段階で終わってしまったこともある．
このように，当初計画よりも早く進展した部分と遅く進展した部分があるが，総合すると，おおむね順調に進展しているといえる．
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| 今後の研究の推進方策 |
まず，すでに完成した皮膚類似構造をデバイスに組み込むかわりに，ケラチノサイトと線維芽細胞をデバイス内で共培養し，皮膚類似構造を成長させ，同時に，別種の細胞も共培養できるシステムを構築する．さらに，マイクロ流体技術を用い，灌流も併用することで，共培養の効果をより明確に検証できるようにする．
また，積層オンチップインキュベーションも並行して開発し，ケラチノサイトや角層を介したガス・水分交換を生理学的条件に保ち，かつ，デバイスとしての利便性を損なわないようにすることを試みる．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
ほぼ当初計画（所要額）どおりに予算を使用した．予算の余りは，細胞培養用器具の費用の一部を別予算から支出できたことから生じた．
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| 次年度使用額の使用計画 |
消耗品（デバイスを構築する部品など）として使用する．
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