| 研究課題/領域番号 |
25249018
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| 研究機関 | 早稲田大学 |
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研究代表者 |
谷下 一夫 早稲田大学, 付置研究所, 教授 (10101776)
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| 研究分担者 |
須藤 亮 慶應義塾大学, 理工学部, 准教授 (20407141)
関口 哲志 早稲田大学, 付置研究所, 教授 (70424819)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 生物・生体工学 / 熱工学 / 再生医学 / 細胞・組織 / マイクロ・ナノデバイス |
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| 研究実績の概要 |
27年度では、肝細胞組織構築内における血管網3次元形成の課題にさらに取り組んだ。即ち、１．マイクロ流体デバイスによる組織形成の継続、２．マイクロ流体デバイスにおける3次元肝組織の形成とマイクロゲルビーズによる血管化の促進、３．マイクロ流体デバイスにおける細胞応答、４．バイオトランスポートの計算機シミュレーションに取り組んだ。
そこで、得られた研究実績の概要は以下の通りである。3次元血管網の形成には、細胞配置と増殖因子の濃度勾配が、血管径の成長に影響を及ぼす事が明らかになった。正に、バイオトランスポートが血管網形成に主たる影響を及ぼす結果となった。このような血管網形成におけるバイオトランスポートは、マイクロ流路を活用する事により、極めて微細な形態を把握事が出来るので、有効な手段であることが、改めて確認出来た。さらに血管網形成で重要な側面が、血管吻合である。マイクロ流路デバイスによって、毛細血管吻合の条件を実験的に検討を行った。肝細胞組織内での血管網形成が最終的な目的であるが、微小培養環境において、肝細胞供給因子と血管網との相互作用を定量評価する事が出来た。肝細胞組織内で血管網形成が進行する場合には、肝細胞組織内に深く浸透させる必要がある。即ち、肝細胞組織内で形成された血管伸長がどの程度生じるかを定量的に評価した。バイオトランスポートの計算機シミュレーションに関しては、マイクロ流路内に形成された血管網の3次元形態データを基に、シミュレーションを行うが、対象となる血管網データと肝細胞組織データなどに関して検討を行った。
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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
肝細胞組織内における血管形成に関しては、実験データが必須で、培養された細胞の挙動を明確に把握する事が肝要である。本研究では、肝細胞や血管内皮細胞の3次元組織構築の実験結果を重要視しており、実現象を基にして、工学的な考察を加える事によって、より意味のあるバイオトランスポートの検討が出来ると考えている。従って、最初に実験ありきという点では、マイクロ流路による実験が、細胞の3次元組織構築を明瞭に観測でき、本研究の目的に叶った方向で進んでいると考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度が最終年度であるため、マイクロ流路によるアプローチにて、可能な限り広範囲のデータを取り込み、肝臓組織再生におけるバイオトランスポートの役割を明確にしたい。本研究におけるチャレンジは、2種類以上の細胞を同時培養させて、肝臓組織を再構築させることである。機能を有する内部構造を構築する肝臓組織再構築が可能になれば、再生がこれまで困難とされていた肝臓再生が、医療への応用の可能性が明らかになり、大きな社会貢献となる。機能を有する内部構造の構築によって、細胞レベルでの物質の対流拡散機構が発現する事が最終目標になる。マイクロ流路によるアプローチは組織再構築の微視的要因を明らかにする事だけではなく、マイクロスケールでの臓器再構築の実現に繋がり、organ-on-chipという新しいライフサイエンスの領域を展開する事が予想される。組織再構築は、現段階では実験を中心に、基盤的なデータを集積する事で、再構築の方法論が明らかになるので、最終年度も実験的アプローチを中心に、さらなるデータを集積する事を継続する。
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