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2018 年度 実施状況報告書

組織工学技術を用いたバイオ筋肉モジュールの開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K01383
研究機関大阪工業大学

研究代表者

藤里 俊哉  大阪工業大学, 工学部, 教授 (60270732)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
キーワード組織工学 / 培養骨格筋 / アクチュエータ
研究実績の概要

本研究では、コラーゲンゲルに包埋した樹立筋芽細胞の伸張培養によって作製した三次元培養骨格筋を、工学的に応用することを目的としている。特に、これまでに得ている1,000μN弱の収縮力を有する培養骨格筋を用いたバイオアクチュエータを、実用モジュールにまで昇華させることを目的としている。このため、培養骨格筋の強力化(課題1)、伸縮運動機構の導入(課題2)、ならびに、3ヶ月間の駆動時間を目標とした体外培養機構の開発(課題3)について取り組み、そしてクリアする。
平成30年度では、培養骨格筋の強力化(課題1)と伸縮運動機構の導入(課題2)について取り組んだ。特に課題1について、培養骨格筋においては培養期間に伴って収縮力が増加するが、固定した両端の人工腱間の張力も大きくなる。両端を固定せずに張力と釣り合う力を負荷しない場合は、培養筋の変形による短縮が引き起こされ、収縮力は減少する。このような特性より、収縮性を維持して骨格筋を培養するには、両端部に張力と同等の適切な抗力を常にかけることで構造を保ち続ける必要があるが、これまでは不可能であった。そこで今年度は、浮力を用いることで、収縮可能でかつ長期培養可能な新規自由端培養方法の開発について検討した。
培養3週間後に収縮力を測定し、その後HE染色を行った結果、新規方法で培養したものはこれまでの倍以上大きな収縮力を示した。また、HE染色の結果、筋管が太くなっていることがわかった。

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

平成30年度は、課題1と2について検討した。
課題1では新たな三次元培養環境を開発し、その有効性を検討したところ、これまでに比べて倍以上の収縮力を示す培養骨格筋が得られ、現在、特許出願準備中である。
課題2では、2本の培養骨格筋を配置することで、連続的な伸縮運動を行うことに成功した。
以上のことから、平成30年度の達成度はおおむね順調であると自己評価する。ただし、このための追加実験が必要となり、研究期間を1年間延長することとした。

今後の研究の推進方策

令和1年度は、特に課題1の成果について特許を出願すると共に、論文をまとめる。そのための追加実験を実施すると共に、得られた培養骨格筋の電子顕微鏡標本を作製し、超微細構造について検証する予定である。続けて、次年度以降の研究基盤として、収縮運動によって生じるマイオカイン産生について検討すべく、本研究によって得られたアクチュエータの応用を図る予定である。

次年度使用額が生じた理由

これまでにバイオ筋肉モジュールを完成させ、その駆動を確認した。現在、成果をまとめて論文の作成中ならびに特許出願準備中であるものの、いくつかの追加実験が必要となったため、次年度までの延長を希望するとともに、そのための消耗品費および成果発表旅費に充てたい。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] A hybrid small‐diameter tube fabricated from decellularized aortic intima‐media and electrospun fiber for artificial small‐diameter blood vessel2019

    • 著者名/発表者名
      Wu Pingli、Nakamura Naoko、Morita Hiroko、Nam Kwangwoo、Fujisato Toshiya、Kimura Tsuyoshi、Kishida Akio
    • 雑誌名

      Journal of Biomedical Materials Research Part A

      巻: 107 ページ: 1064~1070

    • DOI

      10.1002/jbm.a.36631

    • 査読あり
  • [学会発表] 三次元培養骨格筋に与えた損傷による収縮力への影響2019

    • 著者名/発表者名
      大音宇範、藤里俊哉
    • 学会等名
      第28回ライフサポート学会フロンティア講演会
  • [学会発表] 培養骨格筋の産生物質に関する研究2019

    • 著者名/発表者名
      白井佑布子、藤里俊哉
    • 学会等名
      第28回ライフサポート学会フロンティア講演会
  • [学会発表] Cell allocation in 3D scaffolds.2018

    • 著者名/発表者名
      Nakao F, Fujisato T
    • 学会等名
      The 29th Annual Meeting of European Society for Biomaterials
    • 国際学会
  • [学会発表] The exploration of constitutively expressed myokines utilizing tissue-engineered skeletal muscle.2018

    • 著者名/発表者名
      Nakamura T, Shibahara T, Takamori A, Nunomiya A, Miyata M, Nagatomi R, Fujisato T
    • 学会等名
      The 17th International Biochemistry of Exercise Conference
    • 国際学会
  • [備考] OIT研究室ナビ バイオマテリアル研究室

    • URL

      https://www.oit.ac.jp/laboratory/room/152

URL: 

公開日: 2019-12-27  

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