Reconstruction of tumor microenvironment and in-situ metabolic analysis

肿瘤微环境重建及原位代谢分析

• 批准号: 21H03803
• 负责人: 梨本 裕司
• 金额: $ 11.48万
• 依托单位: Tokyo Medical and Dental University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 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-21H03803/
• 关键词: 生体模倣システム; がん微小環境; 電気化学計測; Organ-on-a-chip; マイクロ流体デバイス; 走査型電気化学顕微鏡; 走査型プローブ顕微鏡; がん; 血管

本研究の目的は、がん微小環境を微小な流体デバイス内で再現し、さらにそのセンサを開発することで、がん代謝の機序に迫る新たなin vitroツールを開発することである。がんはその生存戦略のため、代謝を通常から大きく変質させていることが知られているが、がん微小環境がその代謝の変質にどのように影響を与えているかは十分にわかっていない。これは、再構成的にがん微小環境を制御し、その代謝における影響を問うことができる実験ツールがなかったことに一因がある。これまでに代表者らは、マイクロ流体デバイスを用いて、がんの微小環境を再現し、外部から摂動を付与可能なシステムを開発してきた（Y. Nashimoto et al., Biomaterials 2020）。そこで、これまでの知見に基づき、当該システムにセンサを組み込み、がんの代謝を評価するシステムの開発を検討した。R3年度までに、センサを挿入可能なマイクロ流体デバイスを新たに設計し、新たなデバイス内でがんスフェロイド、およびがんオルガノイドを血管網と統合できることを見出した。微小電極による代謝計測により、当該デバイス内でがんモデルの酸素代謝が評価できることを確認した。当該デバイスを用い、がん血管を利用して薬剤を投与することで、がんオルガノイドに摂動を付与可能であり、またその際の代謝変化をセンサで検出できることを示した。当該論文をバイオセンサのトップジャーナルである、Biosensors and Bioelectronicsに報告することができた（Y. Nashimoto et al., Biosensors and Bioelectronics, 219, 114808 (2023)）。

は の purpose, this study が ん tiny tiny な fluid environment を デ バ イ ス で reappear し, さ ら に そ の セ ン サ を open 発 す る こ と で, が ん metabolic の machine sequence に forced る new た な in vitro ツ ー ル を open 発 す る こ と で あ る. が ん は そ の survival 戦 slightly の た め, metabolic を usually か ら big き く - mass さ せ て い る こ と が know ら れ て い る が, が ん tiny environment が そ の metabolic の - mass に ど の よ う に influence を and え て い る か は very に わ か っ て い な い. こ れ は, reconstitution に が ん を royal し, small environment そ の metabolic に お け る influence を asked う こ と が で き る be 験 ツ ー ル が な か っ た こ と に due to が あ る. Representatives こ れ ま で に ら は, マ イ ク ロ fluid デ バ イ ス を with い て, が ん の を reappear し small environment, external か ら, still を give might な シ ス テ ム を open 発 し て き た (y. Nashimoto et al., 2020) Biomaterials. そ こ で, こ れ ま で の knowledge に base づ き, when the シ ス テ ム に セ ン サ を group み 込 み, が ん の metabolic を review 価 す る シ ス テ ム の open 発 を beg し 検 た. R3 annual ま で に, セ ン サ を scions into possible な マ イ ク ロ fluid デ バ イ ス を new た に し design, new た な デ バ イ ス within で が ん ス フ ェ ロ イ ド, お よ び が ん オ ル ガ ノ イ ド を vascular network integration と で き る こ と を shows し た. Tiny electrode に よ る metabolic measuring に よ り, when the デ バ イ ス within で が ん モ デ ル の acid element metabolism が review 価 で き る こ と を confirm し た. When the デ バ イ ス を い, が ん を vessels using し て 薬 cast with tonic を す る こ と で, が ん オ ル ガ ノ イ ド に, still を give might で あ り, ま た そ の interstate の metabolic variations change を セ ン サ で 検 out で き る こ と を shown し た. When the paper を バ イ オ セ ン サ の ト ッ プ ジ ャ ー ナ ル で あ る, Biosensors and Bioelectronics に report す る こ と が で き た (Y. Nashimoto et al., Biosensors and Bioelectronics, 219, 114808 (2023).

项目成果

Electrochemiluminescence imaging of cellular adhesion in vascular endothelial cells during tube formation on hydrogel scaffolds

• DOI: 10.1016/j.electacta.2022.140240
• 发表时间: 2022-03
• 期刊: Electrochimica Acta
• 影响因子: 6.6
• 作者: K. Ino;Keika Komatsu;Kaoru Hiramoto;Yoshinobu Utagawa;Yuji Nashimoto;H. Shiku

探針型デバイスによる電気化学的 バイオセンシングの生体模倣システムへの展開

使用探针型装置将电化学生物传感开发成仿生系统

• 发表时间: 2022
• 作者: Uno Wataru;Ofuji Kazuhiro;Wymeersch Filip J.;Takasato Minoru;梨本裕司
• 通讯作者: 梨本裕司

患者由来がん細胞凝集塊の電気化学測定による 酸素消費量の不均一性の評価

通过电化学测量患者来源的癌细胞聚集体评估耗氧量的异质性

• 发表时间: 2022
• 作者: Yuasa Shinsuke;Yazawa Masayuki;Lee Jong-Kook;宍戸昌太郎,梨本裕司,伊野浩介,小沼邦重,井上正宏,珠玖仁
• 通讯作者: 宍戸昌太郎,梨本裕司,伊野浩介,小沼邦重,井上正宏,珠玖仁

多孔電極を用いた細胞代謝物のin situリアルタイム計測

使用多孔电极原位实时测量细胞代谢物

• 发表时间: 2022
• 作者: 宇田川喜信;伊野浩介;梨本裕司;珠玖仁
• 通讯作者: 珠玖仁

Electrochemical analysis of a respiration activity for a three-dimensional cultured model with biomimetic vascular flow

仿生血管流三维培养模型呼吸活动的电化学分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 伊藤 愛，杉田 修啓，中村 匡徳，氏原 嘉洋;Yuji Nashimoto,Rei Mukomoto,Takuto Imaizumi,Kosuke Ino,Hitoshi Shiku
• 通讯作者: Yuji Nashimoto,Rei Mukomoto,Takuto Imaizumi,Kosuke Ino,Hitoshi Shiku