Reconstruction of tumor microenvironment and in-situ metabolic analysis

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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)）。