Development of a microfluidic device that mimics inflammatory bowel disease caused by disruption of the intestinal flora

开发模拟肠道菌群破坏引起的炎症性肠病的微流体装置

• 批准号: 21K06642
• 负责人: 津田 真弘
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K06642/
• 关键词: 腸内細菌叢; マイクロ流体デバイス; Organ-on-a-chip; 炎症性腸疾患; 腸管免疫; Disease-on-a-chip; Gut-on-a-chip; 共培養

本研究の目的は、腸内細菌叢の破綻による炎症性腸疾患を模倣するマイクロ流体チップを作製し、治療候補薬の簡便なスクリーニング系としての有用性を検証することである。3年間の補助事業期間の2年目に当たる本年度は、腸内細菌による細胞毒性の評価と粘液による細胞保護効果の評価に取り組み、以下の成果を得た。1. 腸内細菌による細胞毒性の評価　　昨年度、マイクロ流体チップ上において、腸管上皮細胞のモデルであるCaco-2細胞と杯細胞のモデルであるHT29-MTX細胞を播種した共培養細胞に対し、2種の腸内細菌を処置することで細胞のバリア機能に影響を与えることを明らかにした。今年度は、細胞に対する細胞障害性を評価した。ヒト腸から単離した常在性細菌であるLactobacillus rhamnosus GG (LGG)ではLGG播種3日後においても死細胞はほとんど観察されなかったのに対し、腸管侵入性大腸菌EIECを処置した場合では12時間後に死細胞が観察された。これにより、開発した腸チップが2種細菌の細胞障害性の違いを再現できるものであることが示された。2. 粘液による細胞保護効果の評価　　上記の共培養細胞に対して、Dithiothreitol(DTT)を処置することで粘液を除去し、EIECの細胞バリア機能に与える影響について評価した。FITC-デキストランを用いて細胞透過性を評価した結果、EIEC非処置群と比較してEIEC処置群においてデキストランの透過性が有意に上昇した。さらに、そのEIEC処置群に対して、DTTによって粘液を除去した群では有意にデキストランの透過性が上昇した。よって、本腸チップにおいて、EIECが及ぼす細胞バリア機能への障害に対し、粘液が保護的に機能することが示された。

The purpose of this study was to demonstrate the usefulness of a simple system for the prevention and treatment of inflammatory bowel disease mimicking the presence of intestinal flora. During the period of 3 years of subsidy, the following achievements have been obtained in this year: evaluation of cytotoxicity of intestinal bacteria and evaluation of cytoprotection effects. 1. Cytotoxicity of intestinal bacteria was evaluated in vitro, in vitro, This year's evaluation of cellular impairment in response to cell disease In case of intestinal invasive bacteria, Lactobacillus rhamnosus GG (LGG) is detected 3 days after sowing. The two bacterial cell barriers were found to be harmful. 2. Evaluation of the protective effects of mucus on cells in co-culture with dithiotreitol (DTT) treatment, removal of mucus, and effects of EIEC on cell function FITC-1000 cell permeability evaluation results, EIEC non-treatment group comparison, EIEC treatment group 1000 cell permeability intentionally increased In addition, the EIEC treatment group, DTT treatment group, and the transmission of mucus are intentionally increased. For example, in the case of cell adhesion, EIEC and cell adhesion, the protective function of mucus is shown.

项目成果

Polydimethylsiloxane製liver-on-a-chipを用いた薬物代謝・毒性試験

使用聚二甲基硅氧烷肝脏芯片进行药物代谢/毒性测试

• 发表时间: 2021
• 作者: 出口清香;津田真弘;小杉香織;水口裕之;山下富義;鳥澤勇介;高山和雄
• 通讯作者: 高山和雄

Intestinal Permeability of Drugs in Caco-2 Cells Cultured in Microfluidic Devices

微流体装置中培养的 Caco-2 细胞药物的肠道渗透性

• DOI: 10.1248/bpb.b22-00092
• 发表时间: 2022
• 期刊: Biological and Pharmaceutical Bulletin
• 影响因子: 2
• 作者: Sasaki Yuko;Tatsuoka Hirotaka;Tsuda Masahiro;Sumi Takumi;Eguchi Yuka;So Kanako;Higuchi Yuriko;Takayama Kazuo;Torisawa Yusuke;Yamashita Fumiyoshi
• 通讯作者: Yamashita Fumiyoshi

Erfluoropolyether elastomers as a material for microfluidic devices intended for drug metabolism studies（低吸収フッ素エラストマーデバイスの開発と薬物動態評価）

全氟聚醚弹性体作为用于药物代谢研究的微流体装置的材料

• 发表时间: 2022
• 作者: Mengyang Wang;Masahiro Tsuda;Kanako So;Yuriko Higuchi;Fumiyoshi Yamashita
• 通讯作者: Fumiyoshi Yamashita

Usability of Polydimethylsiloxane-Based Microfluidic Devices in Pharmaceutical Research Using Human Hepatocytes

• DOI: 10.1021/acsbiomaterials.1c00642
• 发表时间: 2021-07-20
• 期刊: ACS BIOMATERIALS SCIENCE & ENGINEERING
• 影响因子: 5.8
• 作者: Deguchi, Sayaka;Tsuda, Masahiro;Takayama, Kazuo
• 通讯作者: Takayama, Kazuo

Effect of Itraconazole and Its Metabolite Hydroxyitraconazole on the Blood Concentrations of Cyclosporine and Tacrolimus in Lung Transplant Recipients

伊曲康唑及其代谢物羟基曲康唑对肺移植受者环孢素和他克莫司血药浓度的影响

• DOI: 10.1248/bpb.b21-00738
• 发表时间: 2022
• 期刊: Biological and Pharmaceutical Bulletin
• 影响因子: 2
• 作者: Matsuda Yuya;Nakagawa Shunsaku;Yano Ikuko;Masuda Satohiro;Imai Satoshi;Yonezawa Atsushi;Yamamoto Takashi;Sugimoto Mitsuhiro;Tsuda Masahiro;Tsuzuki Tetsunori;Omura Tomohiro;Nakagawa Takayuki;Chen-Yoshikawa Toyofumi Fengshi;Nagao Miki;Date Hiroshi;Matsubara
• 通讯作者: Matsubara