ES細胞やiPS細胞、組織幹細胞を用いた肝臓モデル構築と薬物試験への実用化

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21300178
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 医用生体工学・生体材料学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 田川 陽一 東京工業大学, 大学院・生命理工学研究科, 准教授 (70262079)
• 連携研究者: 小関 英一 株式会社島津製作所, 主幹研究員 (30192529) ; 宮川 眞一 信州大学, 医学部, 教授 (80229806)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: バイオチップ / 肝 / 薬物代謝 / 毒性試験 / ES細胞

研究概要

EHSゲル上に培養した内皮細胞ネットワークに、初代培養肝細胞、門脈結紮誘導肝幹細胞、またはヒトES/iPS細胞由来肝細胞を播種してin vitro肝組織を構築した。このin vitro肝組織によるアセトアミノフェン誘導肝障害モデルを作製し、メタボローム解析をおこなった。このin vitro肝組織をマイクロ培養装置で培養し、高肝機能な肝組織地チップを開発した。我々の開発した肝組織チップは今後の薬物動態試験への応用に期待できる。

研究成果

• [雑誌論文] Acetoaminophen-induced hepatotoxicity in a liver tissue model consisting of primary hepatocytes assembling around an endothelial cell network (2011)
  • 著者名/発表者名: Toyoda, Y., M. Tamai, K. Kashikura, S. Kobayashi, Y. Fujiyama, T. Soga, and Y. Tagawa^*
  • 雑誌名: Drug Metab. Dispos 巻: 40 ページ: 169-177
• [雑誌論文] Potential role of LMP2 as tumor-suppressor defines new targets for uterine leiomyosarcoma therapy (2011)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, T, A. Horiuchi, K. Sano, N. Hiraoka, M. Kasai, T. Ichimura, T. Sudo, Y. Tagawa, R. Nishimura, Ol Ishiko, Y. Kanai, N. Yaegashi, H. Aburatani, T. Shiozawa, I. Konishi
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 1 ページ: 180
• [雑誌論文] Mitochondrial development of the in vitro he patic organogenesis model with simultaneous cardiac mesoderm differentiation from murine induced pluripotent stem cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Tamai, M., A, Yamashita, and Y. Tagawa
  • 雑誌名: J. Biosci. Bioeng 巻: 122 ページ: 495-500
• [雑誌論文] Nrk, an X-linked protein kinase in the germinal center kinase family, is required for placental development and fetoplacental induction of labor (2011)
  • 著者名/発表者名: Denda, K., K. Nkano-Wakabayashi, N. Okamoto, N. Kitamura, J. Ryu, Y. Tagawa, T. Ichisaka, S. Yamanaka, and M. Komada
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 286 ページ: 28802-28810
• [雑誌論文] Expression of human factors CD81, claudin-1, scavenger receptor, and occluding in mouse hepatocytes does not confer susceptibility to HCV entry (2011)
  • 著者名/発表者名: Hikosaka, K., H. Noritake, W. Kimura, N. Sultana, M. T. K. Sharkar, Y. Tagawa, T. Uezato, Y. Kobayashi, T. Wakita, and N. Miura
  • 雑誌名: Biomedical Research 巻: 32 ページ: 143-150
• [雑誌論文] 肝機能デバイスの開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 明地将一、藤山陽一、玉井美保、田川陽一
  • 雑誌名: 島津評論 巻: 67 ページ: 53-59
• [雑誌論文] Direct ex vivo expansion of hematopoietic stem cells from umbilical cord blood on membranes (2010)
  • 著者名/発表者名: A. Higuchi, S.-T. Yang, P.-T. Li, M. Tamai, Y. Tagawa, Y. Chang, Y. Chang, Q.-D. Ling, S.-T. Hsu
  • 雑誌名: J. Membrane Science 巻: 351 ページ: 104-111
• [雑誌論文] Polymeric Membranes for Chiral Separation of Pharmaceuticals and Chemicals-Short title ; Membranes for Chiral Separation (2010)
  • 著者名/発表者名: A. Higuchi, M. Tamai, Y.-A. Ko, Y. Tagawa Y-H Wu, B. D. Freeman, J.-T. Bing, Y. Chang, Q.-D. Ling
  • 雑誌名: Polymer Reviews 巻: 50 ページ: 113-143
• [雑誌論文] Characterization of a variant virus from ascites of subacute granulomatous serositis in interferon-γ-deficient C57BL/6 mice persistently infected with murine coronavirus (2010)
  • 著者名/発表者名: Kyuwa, S., S. Takagaki, S. Matsuyama, F. Taguchi, J. Saegusa, Y. Iwakura, Y. Tagawa, and Y. Yoshikawa
  • 雑誌名: strain JHM. Viral Immunology 巻: 23 ページ: 437-442
• [雑誌論文] Carbonate apatite-facilitated intracellulary delivered siRNA for efficient knockdown of functional genes (2010)
  • 著者名/発表者名: Hossain, S., A. Stanislaus, MJ, Chua, S. Tada, Y. Tagawa, EH. Chowdhury, T. Akaike
  • 雑誌名: J. Control. Release 巻: 147 ページ: 101-108
• [雑誌論文] Isolation and characterization of portal branch ligation-stimulated Hmga2-positive bipontent hepatic progenitor cells (2010)
  • 著者名/発表者名: Sakai, H., Y. Tagawa, M. Tamai, H. Motoyama, S. Ogawa, J. Soeda, T. Nakata, S. Miyagawa
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 巻: 403 ページ: 298-304
• [雑誌論文] Adrenomedullin in sinusoidal endothelial cells play protective roles against cold injury of liver (2010)
  • 著者名/発表者名: Iinuma, N., T. Sakurai, A. Kamiyoshi, Y. Ichikwawa-Shindo, T. Arai, T. Yoshizawa, T. Koyama, R. Uetake, H. Kawate, S. Muto, Y. Tagawa, S. Miyagawa, T. Shindo
  • 雑誌名: Peptides 巻: 31 ページ: 865-871
• [雑誌論文] In vitro reprogramming of adult hepatoc ytes into insulin-producing cells without viral vectors (2009)
  • 著者名/発表者名: Motoyama, H., Ogawa, S., Kubo, A., Miwa, S., Nakayama, J., Tagawa, Y., and Miyagawa, S.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 3 巻: 85 ページ: 123-128
• [雑誌論文] IFN-γdeficiency worsen Pneumocystis pneumonia with Th17 development in nude mice (2009)
  • 著者名/発表者名: Hu, T., Takamoto, M., Hida S., Tagawa, Y., and Sugane, K.
  • 雑誌名: Immunol Lett. 巻: 127 ページ: 55-59
• [学会発表] マウス個体を用いたアセトアミノフェン誘導肝障害モデル構築の試み:概日リズムと肝毒性との相関性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 守矢恒司、豊田優、田川陽一
  • 学会等名: 日本分子生物学会(第34回日本分子生物学会年会)
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-12-13
• [学会発表] Clonality of pancreatic acini and ducts in chimeric mice (2011)
  • 著者名/発表者名: Je-young Ryu and Yoh-ichi Tagawa
  • 学会等名: 日本分子生物学会(第34回日本分子生物学会年会)
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-12-13
• [学会発表] ヒトES/iPS細胞を用いたin vitroヒト肝組織モデルの構築 (2011)
  • 著者名/発表者名: 安成晧,三田村圭祐,安達栄治郎,田川陽一
  • 学会等名: 日本分子生物学会(第34回日本分子生物学会年会)
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-12-13
• [学会発表] オッセオインテグレーションにおける線維芽細胞の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 張本乾一,長岡紀幸,鈴木一臣,吉田靖弘,田川陽一
  • 学会等名: 第33回日本バイオマテリアル学会大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2011-11-21
• [学会発表] Development and validation of in vitro liver tissue model consisting of primary hepatocytes assembling around an endothelial network (2011)
  • 著者名/発表者名: Yu Toyoda, Miho Tamai, Koji Moriya, Shunsuke Kobayashi and Yoh-ichi Tagawa
  • 学会等名: 6th Toin international symposium on Biomedical engineering 2011
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-11-05
• [学会発表] Mouse model for acetaminophen-induced liver injury for screening of hepatoprotective compounds (2011)
  • 著者名/発表者名: Koji Moriya, Yu Toyoda, Yoh-ichi Tagawa
  • 学会等名: 6th Toin international symposium on Biomedical engineering 2011
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-11-05
• [学会発表] Advantage of Osteoblasts in Cell Competition on Biomaterials (2011)
  • 著者名/発表者名: Kenichi Harimoto, Noriyuki Nagaoka, Kazuomi Suzuki, Yasuhiro Yoshida, & Yoh-ichi Tagawa
  • 学会等名: 6th Toin international symposium on Biomedical engineering 2011
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-11-05
• [学会発表] Development of pancreatic acinar cells in chimera of eGFP and DsRed2 (2011)
  • 著者名/発表者名: Je-young Ryu and Yoh-ichi Tagawa
  • 学会等名: 6th Toin international symposium on Biomedical engineering 2011
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-11-05
• [学会発表] In vitro model of liver organogenesis using embryonic stem cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoh-ichi Tagawa
  • 学会等名: Taiwanese Society of Molecular Medicine
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 2011-11-02
• [学会発表] 合成生物学による肝組織モデルの構築を目指して (2011)
  • 著者名/発表者名: 田川陽一,安成晧,玉井美保
  • 学会等名: 日本生物工学会(第63回大会)
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-09-27
• [学会発表] Acetaminophen-induced hepatotoxicity in liver tissue-like structure consisting of primary hepatocytes assembling around endothelial cell network (2011)
  • 著者名/発表者名: Yu Toyoda, Koji Moriya, Shunsuke Kobayashi, Miho Tamai, Eijiro Adachi, and Yoh-ichi Tagawa
  • 学会等名: 第84回日本生化学会大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] Acetaminophen-induced hepatotoxicity in a liver tissue model consisting of primary hepatocytes assembling around an endothelial cell network (2011)
  • 著者名/発表者名: Yu Toyoda, Koji Moriya and Yoh-ichi Tagawa
  • 学会等名: 2011 International Graduate Forum on Biotechnology, Bioengineering and Biomedical Science(IGF3B-2011)
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2011-08-27
• [学会発表] Advantage of Osteoblasts in Cell Competition on Biomaterials (2011)
  • 著者名/発表者名: Kenichi Harimoto, Noriyuki Nagaoka, Kazuomi Suzuki, Yasuhiro Yoshida, & Yoh-ichi Tagawa
  • 学会等名: 2011 International Graduate Forum on Biotechnology, Bioengineering and Biomedical Science(IGF3B-2011)
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2011-08-27
• [学会発表] Dynamics of Metal Ions in Murine Embryonic Stem Cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Aikawa, Yoh-ichi Tagawa, Tadashi Saito, Yuko Fujiwara, Yuki Mizobuchi, and Masaya Kawase
  • 学会等名: 2011 International Graduate Forum on Biotechnology, Bioengineering and Biomedical Science(IGF3B-2011)
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2011-08-27
• [学会発表] In vivo organization of vascularized hepatic tissues model with fibroblast-embedded collagen fibrils formation at intraperitoneal sites in partially hepatectomised mice (2011)
  • 著者名/発表者名: Miho Tamai, Toshihiro Akaike, Eijiro Adachi, Yoh-ichi Tagawa
  • 学会等名: Gordon Research Conference on collagen
  • 発表場所: New London, USA
  • 年月日: 2011-07-22
• [学会発表] 細胞組織工学を応用した肝毒性評価系の開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 豊田優,守矢恒司,山下晃平,小林俊介,田川陽一
  • 学会等名: 第18回肝細胞研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-06-24
• [学会発表] ヒトiPS細胞を用いたヒト型肝組織のin vitro構築 (2011)
  • 著者名/発表者名: 安成晧、田川陽一
  • 学会等名: 第10回日本再生医療学会学術集会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-03-01
• [学会発表] 細胞組織工学を応用したex vivo肝毒性評価系の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 豊田優、守矢恒司、玉井美保、山下晃平、赤池敏宏、安達栄次郎、田川陽一
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会合同大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-12-07
• [学会発表] バイオマテリアルに対する細胞の接着性がオッセオインテグレーションに及ぼす影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 張本乾一,長岡紀幸,赤池敏宏,鈴木一臣,吉田靖弘,田川陽一
  • 学会等名: 第32回日本バイオマテリアル学会大会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2010-11-29
• [学会発表] 増殖性肝前駆様細胞を用いた高密度コラーゲンゲルによる3次元肝組織化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 玉井美保、酒井宏司、宮川眞一、赤池敏宏、安達栄次郎、田川陽一
  • 学会等名: 第32回日本バイオマテリアル学会大
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2010-11-29
• [学会発表] In vitro systems of liver organogenesis derived from murineorhuman iPS cell have high multiple hepatic potentials in long culture (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoh-ichi Tagawa
  • 学会等名: International Conference on Systems Biology of Stem Cell
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 2010-10-17
• [学会発表] Cell-adhesive advantage of osteoblasts on titanium in the model of in vitro osseointegration (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Harimoto, N. Nagaoka, T. Akaike, K. Suzuki, Y. Yoshida, Y. Tagawa
  • 学会等名: 2010 Tissue Engineering and Regenerative Medicine International Symposium-Asia & Pacific
  • 発表場所: Sydney, Australia
  • 年月日: 2010-09-15
• [学会発表] High hepatic potentials in liver tissue micro-sized flow-culture system using murine or human ES/iPS cell (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoh-ichi Tagawa
  • 学会等名: 2010 Tissue Engineering and Regenerative Medicine International Symposium-Asia & Pacific
  • 発表場所: Sydney, Australia
  • 年月日: 2010-09-15
• [学会発表] In vitro systems of liver organogenesis derived from murine or human iPS cell have high multiple hepatic potentials in long culture (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Ahn, A. Yamashita, M. Tamai, T. Akaike, and Y. Tagawa
  • 学会等名: International Society for Stem Cell Research, 8th Annual Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2010-06-16
• [学会発表] バイオマテリアルに対する細胞の接着性が骨形成に及ぼす影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 張本乾一,長岡紀幸,赤池敏宏,鈴木一臣,吉田靖弘,田川陽一
  • 学会等名: 第9回日本再生医療学会総会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2010-03-18
• [学会発表] 門脈結紮による肝前駆細胞の増殖誘導 (2010)
  • 著者名/発表者名: 酒井宏司、玉井美保、奥山久嗣、本山博章、小川真一郎、田川陽一、宮川眞一
  • 学会等名: 第9回日本再生医療学会総会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2010-03-18
• [学会発表] 肝様組織チップを用いたex vivo肝毒性評価系の構築 (2009)
  • 著者名/発表者名: 豊田優、玉井美保、奥山久嗣、小林俊介、新藤隆行、安達栄治郎、藤山陽一、小関英一、田川陽一
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2009-12-09
• [学会発表] Developmental Engineering and Development of Novel Artificial Liver System (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Tagawa
  • 学会等名: Seminar at National Cheng Kung University
  • 発表場所: Tainan, Taiwan
  • 年月日: 2009-12-04
• [学会発表] ES細胞等を用いた肝組織チップの開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 安成晧、玉井美保、豊田優、奥山久嗣、赤池敏宏、新藤隆行、藤山陽一、小関英一、田川陽一
  • 学会等名: 第22回日本動物実験代替法学会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2009-11-14
• [学会発表] Hepatic Portal Branch Ligation-Stimulated Appearance of Bipotent Hepatic Progenitor Cells in Mice (2009)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Sakai, Yoh-ichi Tagawa, Hiroaki Motoyama, Shinichiro Ogawa, Shinichi Miyagawa
  • 学会等名: 2009 Meeting of the International Society for Stem Cell Research(ISSCR)
  • 発表場所: Barcelona, Spain
  • 年月日: 2009-11-08
• [学会発表] Developmental Engineering and Development of Novel Artificial Liver System (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Tagawa
  • 学会等名: 2009 Asia Conference for Biomaterials & Stem cell Techniques in Dong Hwa University
  • 発表場所: Hualien, Taiwan
  • 年月日: 2009-09-22
• [学会発表] Developmental Analysis using Multi-Color Fluorescent Embryonic Stem Cell Lines (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Tagawa
  • 学会等名: 2009 Asia Conference for Biomaterials & Stem Cell Techniques
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 2009-09-10
• [学会発表] New Role of Feeder Cells to Embryonic Stem Cells-Metal Analysis of Embryonic Stem Cells by ICP-MS (2009)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Aikawa, Tadashi Saito, Yuko Fujiwara, Yuki Mizobuchi, Toshihiro Akaike, Yoh-ichi Tagawa, Masaya Kawase
  • 学会等名: 2nd World Congress of the Tissue Engineering and Regenerative Medicine International Society(TERMIS) in conjunction with 2009 Seoul Stem Cell Symposium
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2009-08-31
• [学会発表] Establishment of the High Density Culturing System Using Primary Culture of Hepatocyte (2009)
  • 著者名/発表者名: Miho TAMAI, Satoshi HOSOYA, Toshihiro AKAIKE, Eijiro ADACHI, Yoh-ichi TAGAWA
  • 学会等名: 2nd World Congress of the Tissue Engineering and Regenerative Medicine International Society(TERMIS) in conjunction with 2009 Seoul Stem Cell Symposium
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2009-08-31
• [学会発表] 初代培養肝細胞を用いた再構成コラーゲンゲル内培養の検討 (2009)
  • 著者名/発表者名: 玉井美保、細谷智、赤池敏宏、安達栄次郎、田川陽一
  • 学会等名: 第16回肝細胞研究会
  • 発表場所: 山形
  • 年月日: 2009-06-26
• [図書] 実験医学別冊核酸実験の原理とプロトコール(平尾一郎、胡桃坂仁志編集) (2011)
  • 著者名/発表者名: 三田村圭祐、田川陽一
  • 総ページ数: 167-180
  • 出版者: 羊土社
• [図書] IFN「seriesモデル動物利用マニュアル疾患モデルの作製と利用免疫疾患」(岩倉洋一郎監修) (2011)
  • 著者名/発表者名: 瀧伸介、田川陽一
  • 総ページ数: 361-367
  • 出版者: エル・アイ・シー
• [図書] バイオ研究のフロンティア医療・診断をめざす先端バイオロジー (2009)
  • 著者名/発表者名: 田川陽一, 他
  • 総ページ数: 186
  • 出版者: 工学図書株式会社
• [産業財産権] 細胞培養デバイス (2012)
  • 発明者名: 藤山陽一、田川陽一
  • 権利者名: 島津製作所・東京工業大学
  • 産業財産権番号: 特許、特願2012-030204
  • 出願年月日: 2012-02-15
• [産業財産権] 肝保護剤、医薬組成物、食品、細胞等の保護方法、および細胞等保護用組成物 (2011)
  • 発明者名: 内沢秀光、田川陽一、斉藤ゆかり、玉井美保、白川和浩
  • 権利者名: 青森産業技術センター・東京工業大学・白川商店
  • 産業財産権番号: 特許、特願2011-159586
  • 出願年月日: 2011-07-21
• [産業財産権] CELL CULTURE DEVICE AND CELL CULTURE METHOD(細胞培養デバイス及び細胞培養方法) (2010)
  • 発明者名: 藤山陽一、田川陽一
  • 権利者名: 島津製作所・東京工業大学
  • 産業財産権番号: 特許、PCT-JP2010/065585
  • 出願年月日: 2010-09-10
  • 外国
• [産業財産権] 細胞培養デバイス、細胞培養システム、及び細胞培養方法 (2010)
  • 発明者名: 藤山陽一、田川陽一
  • 権利者名: 島津製作所・東京工業大学
  • 産業財産権番号: 特許、特願2010-118960
  • 出願年月日: 2010-05-25