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2018 年度 実施状況報告書

細胞遊走や接着に基づく自己組織化現象の理解と制御

研究課題

研究課題/領域番号 18K04856
研究機関大阪工業大学

研究代表者

長森 英二  大阪工業大学, 工学部, 准教授 (70394898)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード複雑組織工学 / 骨格筋細胞 / 棲み分け現象 / 神経細胞 / 内皮細胞 / 積層細胞シート / 活性張力
研究実績の概要

単一の細胞種を用いた再生医療・細胞治療が実現しつつある。この動きに伴って、安全・安心して使用できる細胞を、必要な数だけ、必要な時に、医療機関に届けるための製造技術が求められ、産学を問わず活発に開発される状況となった。本研究では、複数種の細胞からなり複雑構造を有する組織(例:血管を持つ臓器組織など)を用いる次世代再生医療に焦点を当てる。これを実現に導くには,複雑構造を有する組織・器官の製造を,ロバストさを兼ね揃えたプロセスによって成し遂げることが必須となる.
本研究では前科研費基盤研究C(15K06580)に引き続き,遊走や接着といった各細胞の自律的な挙動に基づく自己組織化現象を視て理解し,支配的な変数(パラメーター)を推定すると共に,その変数の制御を通して細胞の動的挙動を操り,目的とする構造を設計する自己組織化現象制御技術の体系化を目指している.具体的に本研究は,「A.組織内の動的細胞挙動を時空間的な解像度で捉えるための観る技術の開発」,「B.細胞挙動の理解」,「C.細胞挙動の操作」の3項目から成り,今回の申請では,前科研費で開発したAの技術を活かし,BおよびCに取り組んでいる。具体的には、骨格筋筋芽細胞組織(積層細胞シート)内における異種細胞として神経細胞と血管内皮細胞が自律的に棲み分ける現象を観察している。今後はこれら異種細胞を機能的な形状と位置で組織内に保持することが出来る組織形成培養プロセスを化学的刺激と物理的操作を用いて実現していく。

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

初年度は、マウス由来骨格筋筋芽細胞組織(積層細胞シート)内における棲み分け現象を共焦点レーザー顕微鏡にて観察する対象細胞として、マウス由来の血管内皮細胞と神経細胞をそれぞれ細胞バンクから入手し、培養を開始した。平面培養にて、抗体を用いた蛍光免疫染色を実施し、最終的な局在(三次元組織内における位置)や形状を観察できる体制が整った。
これまで明らかにしてきた単一細胞状態(未分化)である骨格筋筋芽細胞組織の流動性だけでなく、分化誘導した筋管細胞を含む組織の流動性を観察することに取り組んでいる。未分化、分化のそれぞれの状態における異種細胞の棲み分け現象を理解すると共に、化学的刺激あるいは物理的操作によって異種細胞を良好な形状で組織内に滞留させる技術へとつなげていくための基盤が本年度に整えられた。

今後の研究の推進方策

計画は順調に推移しており、今年度以降も研究計画に沿って進める。
血管や神経を有する複雑組織を作り上げる本研究だけでなく、組織・臓器という超高密度な細胞培養を酸素を枯渇させることなく可能とするための要素技術(酸素運搬体の活用等)や、形成した組織・臓器を生体内環境模倣条件で機能的に培養する技術(骨格筋の筋トレ効果を得るためのパルス電気刺激等)、機能的な面から評価する技術(骨格筋の活性張力定量化技術等)についても並行して取り組んで来ており、本研究はその一環である。
異分野にて活躍する骨格筋研究者を分野横断的に繋ぎ、骨格筋機能を使いこなし健康増進社会(寝たきり防止等)や持続可能型社会(培養食肉や筋アクチュエーター等)を実現に導く産学連携コンソーシアムも主宰しており、本研究で得られる成果を社会発信していく。

次年度使用額が生じた理由

物品費として1円が余剰金となったため、次年度に繰り越した。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (3件) 図書 (2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Escherichia coli chromosome-based T7-dependent constitutive overexpression system and its application to generating a phenylalanine producing strain2018

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Koma*, Takahiro Kishida, Hayato Yamanaka, Kunihiko Moriyoshi, Eiji Nagamori, and Takashi Ohmoto
    • 雑誌名

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      巻: 126(5) ページ: 586-595

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2018.05.014

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ヒトiPS細胞大量培養を効率化する操作2018

    • 著者名/発表者名
      長森英二
    • 雑誌名

      日本生物工学会誌

      巻: 96(7) ページ: 8-11

  • [雑誌論文] iPS細胞の分化培養・分化細胞/組織の培養工学(現状と展望)2018

    • 著者名/発表者名
      長森英二
    • 雑誌名

      月刊PHAMSTAGE

      巻: 18(2) ページ: 31-36

  • [学会発表] 培養骨格筋組織の形状および機能の維持に適したFBS濃度の探索2018

    • 著者名/発表者名
      長谷 洸輝, 堀江 正信, 藤田 英明, 長森 英二
    • 学会等名
      第70回日本生物工学会大会
  • [学会発表] 過酸化水素が骨格筋細胞の構造と機能に影響を与える濃度域の検証2018

    • 著者名/発表者名
      前 佳佑, 堀江 正信, 藤田 英明, 長森 英二
    • 学会等名
      第70回日本生物工学会大会
  • [学会発表] T7発現系を応用したプラスミドフリーで誘導剤が不要なフェニルアラニン高生産菌の開発2018

    • 著者名/発表者名
      岸田隆寛, 駒大輔, 大橋博之, 山中勇人, 森芳邦彦, 長森英二, 大本貴士
    • 学会等名
      第70回日本生物工学会大会
  • [図書] 再生医療の開発戦略と最新研究事例集2019

    • 著者名/発表者名
      長森英二、他83名
    • 総ページ数
      420
    • 出版者
      技術情報協会
    • ISBN
      978-4-86104-737-4
  • [図書] 骨格筋研究を核とした筋スマート社会2019

    • 著者名/発表者名
      長森英二(監修者)、他54名
    • 総ページ数
      印刷中
    • 出版者
      シーエムシーリサーチ
    • ISBN
      978-4-904482-47-6
  • [備考] 大阪工業大学工学部生命工学科生物プロセス工学研究室

    • URL

      http://www.oit.ac.jp/bio/labo/~nagamori/

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公開日: 2019-12-27  

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