2019 Fiscal Year Annual Research Report
Advanced 3D tissue engineering with microfluidic technology
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17H02083
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
亀井 謙一郎 京都大学, 高等研究院, 准教授 (00588262)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田畑 修 京都大学, 工学研究科, 教授 (20288624)
平井 義和 京都大学, 工学研究科, 助教 (40452271)
ABDALKADER Rodi 京都大学, 高等研究院, 特定助教 (20839964)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ヒト多能性幹細胞 / 肝臓 / オルガノイド / マイクロ流体デバイス / 分化 / 成熟化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、機能的な「立体組織構造体（オルガノイド）」を高効率に再現性良く作製できる方法を開発し、かつ再生医療や創薬に有用な組織形成のメカニズムを解明することである。従来のマクロなオルガノイド作製法は細胞の自発的な凝集に依存し、再現性が低いことが問題であった。これは組織形成に適した化学的・物理的な環境が厳密かつ任意に創出できないためである。そこで本研究では、これらの化学的・物理的な環境因子を時・空間的に制御可能なマイクロ流体3次元細胞培養デバイスを開発し、再現性の高いオルガノイド作製法を提案する。Proof-of-Conceptとして、従来のオルガノイド作製法では機能発現が困難であり再現性も低かった肝臓に着目し、本研究で提唱する新規作製法で、これらの問題点を解決し、肝臓の発生機構を解明する。
当該年度では、ヒト多能性幹細胞から分化誘導して得られた肝臓オルガノイドに物理刺激の印加可能なマイクロ流体デバイスの開発を行った。その結果、単一デバイス内に物理刺激の強度をシリーズ化して印加することができるデバイスの開発に成功した。更にこのデバイスを使用し、肝臓オルガノイドに物理刺激を行い、その高機能化を試みた。その結果、物理刺激を印加することによって、肝臓機能として重要な解毒酵素であるcytochrome P450 3A4（CYP3A4）の活性が増加していることが確認できた。
更に、肝臓オルガノイドに生理的な肝臓の温度である39度の条件下で培養することによって、肝臓オルガノイドの高機能化を試みた。温度は細胞や酵素にとってその活性化に非常に重要な因子であるが、その一方で通常の細胞培養では37度環境下で行われており、生理環境とはかけ離れている。39度で培養を行った結果、CYP3A4の発現と活性が増加していることが確認できた。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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