| 研究課題/領域番号 |
17H03463
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| 研究機関 | 千葉大学 |
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研究代表者 |
関 実 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (80206622)
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| 研究分担者 |
山田 真澄 千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (30546784)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | マイクロ・ナノデバイス / 細胞選抜 / 3次元組織 / 細胞外マトリックス / 細胞アッセイ |
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| 研究実績の概要 |
本研究の2年目に当たる平成30年度は，初年度に引き続き，細胞やバイオ微粒子を分離・選抜するためのマイクロ流体システムの開発，および，細胞を3次元的に配置し複合化するためのマイクロ流体デバイスの開発を並行して実施しつつ，「細胞の選抜・配列・組織化」という一連のプロセスをシームレスに行うための流路システムの開発を推進した。細胞の分離および溶液交換技術としては，水力学的濾過手法に基づく新規デバイスを設計・作製し，特に細胞内分子の可視化を行うことでその有用性を実証したほか，平板型の流路を用いた細胞の選抜装置，HDF並列化あるいはPFF長大化流路を用いた高速細胞分離装置などの開発を行い，それら新規個別技術の評価を行った。また，細胞培養系としても，マイクロ流体工学技術を用いた線形細胞アセンブリのコラーゲン薄膜内包技術，両面に細胞を接着可能なECM薄膜の形成，流路を用いたアルギン酸あるいはコラーゲンからなるハイドロゲルチューブの作製，などを実証し，場合によってかん流培養を行うことによって，新規3次元細胞培養系としての有用性を示すことができた。さらにこれらの培養技術を，肝細胞組織モデルおよび血管モデルの作製を中心として応用し，新たな培養技術としての可能性を示すことができた。さらに，これらの技術を統合したシステムの一例として，細胞の配列と，ハイドロゲル内包を連続的に統合したシステムの開発に取り組んだ。昨年度開発した細胞配列化技術と，アルギン酸ハイドロゲルへの内包を連続的に行うシステムを連結し，細胞導入実験を行った。実際に細胞の配列精度に改良の余地があるものの，統合デバイスの有用性を示唆するデータが得られつつある段階である
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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
細胞の分離・配列化・培養に関する個別技術としては，昨年度までのシステムのさらなる改良およびその有用性の実証を行うことができた。特に細胞分離のスループットを劇的に向上できる流路システムを実証するなど，当初の計画以上の進展が達成された項目もあった。また，細胞の配列化と3次元組織化を統合した流体デバイスの実証実験を行い，現在はその有効性を示すデータが得られ始めている段階である。以上をふまえると，今年度は概ね計画通り研究が推進したものと考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究の最終年度に当たる平成31年度は，これまでの検討に引き続き，細胞やバイオ微粒子を分離・選抜するためのマイクロ流体システム，および，細胞を3次元的に配置し複合化するためのマイクロ流体デバイスの開発を行いつつ，「細胞の選抜・配列・組織化」という一連のプロセスをシームレスに行うための流路システムのさらなる深化を目指す。特に，個別の分離技術および3次元組織化技術については，これまでに期待以上の成果が得られているものの，特に上流の「細胞の配列」のために利用した，拡張部と狭隘部を多数交互に接続した流路を用いた細胞配列技術については，溶液の粘度が細胞位置に与える影響が大きいため，現在では細胞のサイズによる完全な配列化を達成するには至っていない。そのため，流路構造の最適化や，ゲル化させる低粘度のポリマー溶液の選択によって，配列化と3次元化を同時に実現するシステム開発にチャレンジしたい。さらにまた，特にOrgans-on-a-chipシステム構築に向けた，3次元細胞培養系の構築についても検討を行い，実際の薬剤代謝活性等を確認することによって，本研究で提案する統合マイクロデバイスの有用性を実証していきたいと考えている。
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