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2019 年度 実績報告書

細胞風呂敷による異種細胞集塊複合構造体の形成と機能評価

研究課題

研究課題/領域番号 17K19016
研究機関九州大学

研究代表者

神谷 典穂  九州大学, 工学研究院, 教授 (50302766)

研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2020-03-31
キーワード細胞培養 / ハイドロゲル / 細胞集塊 / 酵素 / 増殖因子 / 酸化還元反応 / 細胞シート / 区画化
研究実績の概要

本研究では、酵素反応を介した酸化還元応答型ハイドロゲル形成を利用し、異なる形態と次元を有する細胞集塊からなるミニ組織構造の形成を目標とした研究を行った。前年度までに積み上げた基礎実験の成果に立脚し、当初の目標であった二次元シート状細胞構造体(細胞シート)を風呂敷と見立て、これにより三次元細胞集塊を包括・培養する新たな系の構築に挑んだ。具体的には、ハイドロゲル上に接着・伸展しながら形成するNIH3T3線維芽細胞シートの上面にヒト肝癌由来HepG2細胞からなるスフェロイドを添加し、適当な還元条件下で足場を崩壊させることにより、細胞シートによるスフェロイドのラッピングを達成した。さらに、ゼラチンから構成されるマイクロビーズとヒト臍帯静脈内皮細胞HUVEC細胞を、ラッピングの過程で同時包括したところ、HepG2細胞の機能が向上することを見出した。さらに、ハイドロゲルの構成成分として最適なゼラチンとヘパリンの組み合わせを精査し、これらがゲルネットワーク中に安定に導入されたハイドロゲル基材において、複数の増殖因子の包括固定と徐放を同時に達成し、HUVEC細胞からなる細胞シート形成の促進に成功した。さらに新しい細胞培養の場としてリキッドマーブルを取り上げ、その内水相をゲル化したハイドロゲルマーブル中での細胞培養方法を確立し、異次元細胞集塊からなる異種細胞複合構造の形成に新たな選択肢を提示することができた。以上の成果を、原著論文2編、総説1編に纏めた。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Construction of higher-order cellular microstructures by a self-wrapping co-culture strategy using a redox-responsive hydrogel2020

    • 著者名/発表者名
      Wahyu Ramadhan, Genki Kagawa, Kousuke Moriyama, Rie Wakabayashi, Kosuke Minamihata, Masahiro Goto, Noriho Kamiya
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 ページ: 6710

    • DOI

      10.1038/s41598-020-63362-4

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Poly(ethylene glycol)-based biofunctional hydrogels mediated by peroxidase-catalyzed cross-linking reactions2020

    • 著者名/発表者名
      Rie Wakabayashi, Wahyu Ramadhan, Kousuke Moriyama, Masahiro Goto, Noriho Kamiya
    • 雑誌名

      Polymer Journal,

      巻: accepted. ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41428-020-0344-7

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enzymatically Prepared Dual Functionalized Hydrogels with Gelatin and Heparin To Facilitate Cellular Attachment and Proliferation2019

    • 著者名/発表者名
      Ramadhan Wahyu、Kagawa Genki、Hamada Yusei、Moriyama Kousuke、Wakabayashi Rie、Minamihata Kosuke、Goto Masahiro、Kamiya Noriho
    • 雑誌名

      ACS Applied Bio Materials

      巻: 2 ページ: 2600~2609

    • DOI

      10.1021/acsabm.9b00275

    • 査読あり
  • [学会発表] Enzymatic biomolecular engineering toward designer bioconjugates and biomaterials2019

    • 著者名/発表者名
      Noriho Kamiya
    • 学会等名
      The 14th Asian Congress on Biotechnology (ACB 2019)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Cell-free protein synthesis inside liquid marbles toward molecular evolution2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Ohama, K. Minamihata, R. Wakabayashi, M. Goto, N. Kamiya
    • 学会等名
      18th Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering Congress (APCChE 2019)
  • [学会発表] Biomolecular engineering by biocatalysis for designer bio-based functional materials2019

    • 著者名/発表者名
      Noriho Kamiya
    • 学会等名
      International Symposium of Innovative Bio-production Indonesia on Biotechnology & Bioengineering (ISIBio2019)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A self-wrapping co-culture strategy for the construction of higher-order cellular architecture by using redox-responsive hydrogel2019

    • 著者名/発表者名
      W. Ramadhan, G. Kagawa, K. Moriyama, R. Wakabayashi, K. Minamihata, M. Goto, N. Kamiya.
    • 学会等名
      日本バイオマテリアル学会 九州ブロック第9回講演会
  • [学会発表] 微小ゲル内での無細胞合成系を利用したタンパク質スクリーニング系の構築2019

    • 著者名/発表者名
      大濵有紀、南畑孝介、若林里衣、後藤雅宏、神谷典穂
    • 学会等名
      日本バイオマテリアル学会 九州ブロック第9回講演会
  • [学会発表] A ‘cellular furoshiki’ strategy for the construction of higher-order cellular architecture by using redox-responsive hydrogel2019

    • 著者名/発表者名
      W. Ramadhan, G. Kagawa, K. Moriyama, R. Wakabayashi, K. Minamihata, M. Goto, N. Kamiya.
    • 学会等名
      12th AFOB Regional Symposium 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] 酵素仲介型ゲル化プロセスの高効率化に向けた添加剤の効果2019

    • 著者名/発表者名
      森山幸祐、山口恭平、若林里衣、後藤雅宏、神谷典穂
    • 学会等名
      化学工学会第85年会

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公開日: 2021-01-27  

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