カーボンナノチューブを用いた自己細胞からなる人工管腔臓器の新たな作製技術の確立

建立使用碳纳米管的自体细胞人工管腔器官的新生产技术

• 批准号: 21K08888
• 负责人: 町野 隆介
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Nagasaki 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-21K08888/
• 关键词: カーボンナノチューブ; バイオ３Dプリンター; 細胞培養; バイオ3Dプリンター; 人工臓器

バイオ３Dプリンターによる自己細胞および幹細胞からなる人工管腔臓器は、理想的な管腔臓器再生ツールと考えられる。我々はこれまでに、人工気管、食道、小腸、尿管を作製、小動物へ移植、生存に成功した。しかし、これらの人工臓器の臨床応用にむけた課題は、軟骨組織、平滑筋組織を始めとした人工臓器の基本となる構造体の品質、特に人工臓器の強度、幹細胞の人工臓器内での分化、人工臓器内の血管形成などの不安定さである。この解決方法として、細胞接着に関与でき、細胞に直接増殖因子を提供できるdrug delivery system(DDS)としてカーボンナノチューブ（CNTs）を用いた研究を行う。CNTsは、現在癌細胞などに対する抗がん剤のDDSや幹細胞培養における分化調整可能な足場（scaffold）素材として注目されている。このCNTsを用いて、増殖因子を直接人工臓器内へ埋め込むことで、幹細胞を様々な細胞に分化させ、さらにCNTsによる細胞接着、機械的刺激による分化能維持や分化誘導を行うことで、組織の強度を上昇、安価な人工臓器を短期間で作製する新たな作製、製造方法の確立を目指す。本研究課題における問いは、「CNTsの添加により、３Dプリンターによる人工管腔臓器の品質向上および製造コスト削減が得られるか」であり、バイオ３Dプリンターによる管腔臓器再生に使用する幹細胞を用いた細胞凝集体であるspheroidにCNTsを添加することで、細胞の分化に必要な成長因子を減らすことが出来るか、およびCNTsの細胞に与える毒性について検討する。

由Bio3D打印机由自体和干细胞组成的人工腔器官被认为是理想的腔内器官再生工具。迄今为止，我们已经成功地创建了人造气管，食道，小肠和输尿管，植入了小动物中，并幸存下来。但是，这些人造器官的临床应用挑战是人造器官的基本结构的质量，包括软骨组织和平滑肌组织，尤其是人造器官的强度，人造器官内干细胞的分化以及人造器官内血管的不稳定性。作为解决方案，我们将使用碳纳米管（CNT）作为药物递送系统（DDSS）进行研究，可以参与细胞粘附并可以直接向细胞提供生长因子。 CNT目前正在吸引注意力，因为可以调整DDS的分化，针对癌细胞的抗癌药物和干细胞培养物的支架。使用这些CNT，将生长因子直接嵌入人造器官中，使干细胞能够分化为各种细胞，并通过CNT进一步粘附，维持分化能力并通过机械刺激诱导分化，我们旨在提高组织强度并建立新的生产和制造方法，从而在短时间内产生便宜的人工器官。该研究主题中的问题是“ CNT是否能够通过使用3D打印机来提高人工腔器官的质量并降低制造成本？”我们将调查使用用于使用BEIO3D打印机的用于腔内器官再生的干细胞的细胞骨料添加CNT是否可以减少细胞分化所需的生长因子，以及CNT对细胞的毒性。