Development of a microfluidic biochip for hepatic induced pluripotent stem cell differentiation

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iPS細胞等の幹細胞から成熟の肝細胞を得るためには，培養下で発生過程を模したシグナルを逐次的に与えることで，成熟肝細胞へと変化させる手法が研究されているが，依然として完全に成熟レベルの高い機能を持った状態までの分化誘導は不可能である．更なる成熟化のために，マイクロ流体デバイス技術の利用が期待されている．受入研究者が共同研究者と共に開発してきたマイクロバイオリアクターでのヒトiPS細胞からの高度な肝細胞誘導を最終目的として研究を進めた．まず，分化ステップ３までをペトリディッシュで行い，その後，バイオリアクターに播種して更なる成熟化を意図した．しかしながら，細胞回収時の障害が予想以上に大きく，結果的にリアクター内での成熟化は達成できなかった．そこで，途中段階での細胞回収を行わず，始めから最後までマイクロバイオリアクター内で分化誘導することを試みた。しかしながら，ステップ３および４での分化誘導が極めて不安定で，実験ごとの再現性も極めて不十分であった．一方，以上の検討から，細胞の回収・マイクロバイオリアクターへの再播種においては，細胞数を増やすこと，再播種後の静置培養時間を長めに取ること，その後の培養液灌流速度を低めに設定すること，などが重要であると推察された．その後，当該研究は別の研究者によって引き継がれており，現在では，マイクロバイオリアクター内での分化誘導が安定的に達成できるまでにはなっている．今後，他細胞やマトリックス物質の添加等を行い，適切な流量で灌流培養を行うことで，ペトリディッシュに比べてより高い成熟化を達成可能であると期待して，鋭意研究を進めている．