| 研究課題/領域番号 |
19K12852
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| 研究機関 | 福岡工業大学 |
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研究代表者 |
下戸 健 福岡工業大学, 情報工学部, 准教授 (40412457)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 再生医学 / 医用ロボット / 多細胞スフェロイド / 細胞構造体 / 細胞凝集塊 |
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| 研究実績の概要 |
ロボティクス技術を用いて，血管や心臓の3次元細胞構造体を作製するために必要となる，目的の細胞比率を有した細胞凝集塊（スフェロイド）を形成するシステムを開発することが本研究の目的である．これに関し，細胞比率のコントロール可能な多細胞スフェロイドの作製を実現させるために，研究計画に従い以下の2項目について遂行した．
まず，2019年度に引き続き，スフェロイド形成システムの細胞播種モジュールの開発を行った．手技では，皮膚線維芽細胞（NHDF）と臍帯静脈内皮細胞（HUVEC）の細胞比率の調整が1つのリザーバーで行われる．その後，専用のスフェロイドプレートに100μLずつ播種される．この場合，ピペッティングが不十分であれば，比率が異なるスフェロイドが生成される問題が明らかとなった．そのため，NHDFとHUVECを調合した細胞懸濁液を用意するのではなく，NHDFとHUVECそれぞれで細胞比率を調整し，これらを50μLずつスフェロイドプレートに播種してスフェロイドを作製するようにした．すなわち，スフェロイドプレートの各ウェルで調合させるようにプロトコルを変更した．これに伴い，システムのモーションのプログラミングを行い，多細胞スフェロイドが問題なく作製できるか確認した．
次に，スフェロイドプレートの培地交換システムの開発を行った．スフェロイドプレートの各ウェルには100μLの培養液があり，スフェロイドを傷つけたり，吸引したりしないようにして50μLだけ培養液を交換しなければならない．手技による変動要因を抑えることは，多細胞スフェロイドの品質向上に貢献するだけでなく，経時的な形態評価の信頼性向上にも寄与できる．開発してきたシステムにプログラムを組込み，自動で培地交換できるようになった．気泡の発生も認められず，スフェロイドに接触せずに，誤吸引することなく培地交換することができた．
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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
2020年度もスフェロイド形成システムの細胞播種モジュールの開発が目標である．研究計画では細胞数の調整方法の確立とモーションのプログラミングに分けられ，手技でのスフェロイド作製方法とは異なった方法を確立し，モーションのプログラミングも行えている．細胞を用いた実験をするために細胞培養も行う必要があるが，本学に整備された細胞培養環境においても，大きな問題もなく培養を行えている．これまでの研究成果は，日本機械学会やMedical Science Digestで報告しており，研究の進捗状況は順調である．2021年度においても更に研究を発展させていく予定である．
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| 今後の研究の推進方策 |
スフェロイド形成システムの細胞播種モジュールの開発を終了させ，目的の細胞比率を有した多細胞スフェロイドの作製実験と評価を行っていく．その際，引き続きNHDFとHUVECを用いて検証していく．現在のシステムは，NHDFとHUVECの比率入力に加え，NHDFとHUVECの細胞懸濁液中の細胞数や作製する多細胞スフェロイドの細胞数といったパラメータも入力できるようにしている．作製実験を繰り返し，手技で作製した多細胞スフェロイドとの比較や形状の定量評価により，本システムの有用性を検証する．多細胞スフェロイドの細胞比率や細胞生存率の確認については，アッセイによる調査や細胞数のカウントを試みたが，検証できるデータを得ることができていない．本研究体制における医学系研究者に協力を仰ぎ，解析および評価の検討を行っていく予定である．
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