【研究領域課題番号】18K18358 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

再生医学 / 細胞・組織 / 発生・分化 / 組織工学

【研究成果の概要】

筋肉や腱を含む運動器の健康維持は、超高齢化社会の到来した我が国においてますます重要になっている。そこで、本研究では腱細胞を有する３次元骨格筋組織モデルの構築を目的とした。ヒト腱細胞とヒト筋細胞の共培養条件を検討した結果、両端に腱細胞を配置したひも状３次元筋組織において、筋細胞の自発的な筋収縮を達成した。また、共培養時の細胞の相互作用を明らかにした。本研究は、将来的に筋肉と腱の相互作用を調べるモデルの構築につながると期待される。

【研究の社会的意義】

薬剤の開発や疾患の治療法確立のためには、生体を模倣したヒト組織モデルが必要である。特に、運動器の健康増進に貢献するモデルは、超高齢化社会を迎えた我が国において価値が高いと考える。近年、３次元組織培養技術の発達により、生体に近い組織を体外で構築することが可能になっているが、機能的なヒト腱-筋モデルは未だ存在していない。本研究では、腱-筋モデル構築の端緒となる腱細胞と筋細胞の３次元的共培養に着手している点に学術・社会的意義が認められる。

【研究種目】若手研究

【研究期間】2018-04-01 - 2020-03-31

【配分額】4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)

【研究分野】ナノマイクロシステム

【研究領域課題番号】16H06329 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

細胞ファイバ技術 / マイクロデバイス / MEMS / 組織工学 / 三次元組織 / 臓器チップ / 移植 / マイクロ・ナノデバイス / ナノバイオ / 移植・再生医療 / 再生医学 / 細胞・組織 / バイオセンサ / バイオロボティクス / 再生医工学 / ナノマイクロバイオシステム / 細胞・組織工学材料 / ナノマイクロシステム

【研究成果の概要】

基礎的成果としては、細胞ファイバの形状制御やプリンティングへの応用など、これまでの製造方法を拡張した。また、種々の細胞によって経験的に作製していた条件を一般化し、培養環境によるデータベース化した。応用展開としては、筋ファイバがアクチュエータとして利用可能であることを示し、バイオロボティクスなど新たな展開を開拓した。また、レンコン状のファイバによって、1年後も癒着なく取り出せる移植片として応用できることを示すなど、細胞ファイバを用いた新たな工学の基盤となる成果を上げた。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2016-05-31 - 2021-03-31

【配分額】188,370千円 (直接経費: 144,900千円、間接経費: 43,470千円)

【研究分野】知能機械学・機械システム

【研究領域課題番号】16K14190 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

マイクロデバイス / 神経科学 / 再生医療 / 細胞・組織 / マイクロマシン / 組織工学 / マイクロ・ナノデバイス / 脳・神経

【研究成果の概要】

神経変性機構解明のために、神経組織中に神経細胞が高密度で均一に分布するような神経組織を神経幹細胞から作製する技術を開発した。本技術では、蓋付きアガロースゲルチャンバを用いることで、神経幹細胞を密閉した状態で分化誘導するため、組織の３次元形状が制御でき、分化誘導により神経細胞が高密度で均一に分布する組織作製を可能にした。また、ヒトiPS細胞由来神経幹細胞を用いてひも状のヒト神経組織を構築した。最終的に、神経組織をパターニングしたデバイス中で血管内皮細胞と共培養することで、神経組織周辺部に血管内皮細胞による血管網の構築をした。また薬剤投与による神経変性を観察し、本系の薬物実験への有効性を確認した。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2016-04-01 - 2018-03-31

【配分額】3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)

【研究分野】小児外科学

【研究領域課題番号】16H02682 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

幹細胞 / 再生医療 / 腸管蠕動不全 / 移植・再生医療 / 再生医学 / 細胞・組織 / 歯学 / 小児外科学 / 再生医療学 / 乳歯幹細胞学 / 細胞移植 / 組織工学 / 指定難病 / ヒルシュスプルング病 / ヒルシュスプルング病類縁疾患 / 乳歯幹細胞

【研究成果の概要】

上記疾患群の中で予後不良である腸管神経節細胞僅少症(HYPO)に、第一にfocusをした。HYPOは腸管神経節細胞は存在するがその数が極めて少ない特徴を有す。同じく腸管神経細胞の減少を認めるマウス(JF1)を用いて、健常児由来の乳歯幹細胞(SHED)を投与した。結果、体重増加を得、その有効性を証明した。次に、HYPO患者由来のSHED(HYPO-SHED)の解析を行った。SHEDは間葉系幹細胞(mesenchymal stem cell, MSC)であるが、HYPO-SHEDは、MSCに矛盾しない表現型を有していること、ならびに増殖能や造腫瘍性に関する解析を行った。

【研究の社会的意義】

SHEDはiPS細胞と比較し遺伝子導入が不要、作成効率が概ね100%、高い自己再生能、HLAの発現が低く拒絶を受けない点で優れ、さらに低侵襲かつ容易に採取可能である。また、歯髄の状態で凍結保存が可能であるため乳歯幹細胞のバンクをつくることができる。本基盤研究にて、健常児由来SHEDにおけるhypoに対する治療メカニズム・治療効果を詳細に解明した上で、hypo-SHEDの細胞の特性の解析に移行し、自家細胞移植の可能性を模索し、バンク化も目指す乳歯保存の基盤づくりを行った。このように実臨床における治療を視野に自家他家移植いずれも実現することを目標とできた本研究は大きな学術的、社会的意義を有する。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2016-04-01 - 2020-03-31

【配分額】47,450千円 (直接経費: 36,500千円、間接経費: 10,950千円)

【研究分野】医用生体工学・生体材料学

【研究領域課題番号】22650108 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

細胞・組織工学 / マクロ組織極性 / 移植・再生医療 / 再生医学 / 細胞・組織 / 生物・生体工学 / 肝細胞 / 胆管上皮細胞 / 球状凝集体 / 胆管 / 組織工学 / 極性 / スフェロイド / 胆管ネットワーク

【研究成果の概要】

機能的胆管ネットワークを保持した肝組織構築を最終目的として,ラット胎児肝細胞とラット成熟胆管上皮肝細胞からなる三次元球状凝集塊を,invitroで形成させたところ,後者を前者の3倍混合した凝集体で,連続的かつ機能的な胆管ネットワークが凝集塊全体に形成されることを確かめた.さらに,形成した球状凝集塊を,マトリゲルに浸したポリ乳酸不織布担体に包埋して免疫不全マウスの腸管膜上に移植したところ,胆管上皮細胞への分化能力を持つ胎児肝細胞の凝集塊では胆管構造が全く形成されなかったのに対し,invitroで成熟胆管上皮細胞を混合した凝集塊では,胆管ネットワーク構造が安定的に維持された.以上,成熟した胆管上皮細胞の存在が胆管ネットワーク形成に極めて重要な役割を果たすことを明らかとした.

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2010 - 2012

【配分額】3,440千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 540千円)

【研究分野】生物機能・バイオプロセス

【研究領域課題番号】22246101 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

医用化学工学 / マルチスケール血管網配備 / 膵島 / 肝 / 三次元造形 / 人工赤血球 / 肝組織 / 流路ネットワーク / 組織ユニット / 移植 / 再生医療 / 組織工学 / 細胞 / 生物・生体プロセス / 再生医学 / 組織 / 移植・再生医療 / 細胞・組織 / 生物・生体工学

【研究成果の概要】

移植用の膵島や肝組織の人工的構築の方法論確立を目標として，細胞の三次元化とマルチスケール物質交換性の確保の視点から，細胞組織体を高密度にランダム充填する小チャンバーと，それらに培養液・血液を均一に分配するマクロ流路構造を持つ担体構造を提案，レーザー焼結積層造形法によって担体を作成した．細胞組織体として肝細胞凝集体を固定化した灌流培養では，長期に安定した高機能を得た．さらに組織構築用に細胞への毒性が少ないヘモグロビンを利用する人工赤血球の開発に成功した．

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2010-04-01 - 2015-03-31

【配分額】46,930千円 (直接経費: 36,100千円、間接経費: 10,830千円)