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

开发用于肝诱导多能干细胞分化的微流控生物芯片

• 批准号: 16F16715
• 负责人: 酒井 康行
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-07-27 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16F16715/
• 关键词: iPS細胞; 肝細胞; マイクロバイオリアクター; 三次元培養; 灌流培養; 成熟化; ヒトiPS細胞; hepatic differentiation; iver-on-chip; drug screening

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．

Stem cells, such as iPS cells, mature hepatocytes are obtained in culture, and the development process of mature hepatocytes is gradually studied. However, it is still impossible to induce differentiation in a fully mature and highly functional state. More mature and expected use of fluid technology. The participants were co-investigators who developed iPS cells to induce high levels of hepatocytes, and the final goal was to further the study. In the future, we will continue to develop our culture and culture. When the cells recover, the damage is expected to be greater than the above, and the result is that the maturation is achieved. In the middle of the stage, the cells return to the original stage, and finally, the differentiation is induced. The differentiation induced by this phenomenon is extremely unstable, and the reproducibility of this phenomenon is extremely unstable. On the one hand, the above discussion, cell recovery, re-seeding, cell number increase, re-seeding after the static culture time long, after the culture medium perfusion rate low, set, important. Later, when the study was conducted by different researchers, it was now conducted by different researchers to induce differentiation and stability. In the future, the addition of other cell materials will be carried out, and the flow rate of perfusion culture will be increased.

项目成果

Tissue engineering-based approaches to physiological-relevant cell-based assays

基于组织工程的生理相关细胞检测方法

• 发表时间: 2017
• 作者: Myriam Lereau-Bernier;Mathieu Danoy;Marie Shinohara;Yasuyuki Sakai;Eric Leclerc;D. Moussard;Yasuyuki Sakai
• 通讯作者: Yasuyuki Sakai

Compiegne Technological University/Paul Brousse Hospital(France)

贡比涅理工大学/保罗布鲁斯医院（法国）

Hepatic Differentiation of Human Induced Pluripotent Stem Cells in Microfluidic Bioreactor: A New Tool for Translational Research

微流控生物反应器中人诱导多能干细胞的肝分化：转化研究的新工具

• 发表时间: 2017
• 作者: Myriam Lereau-Bernier;Bertrand-David Segard;Yannick Tauran;Mathieu Danoy;Keiichi Kimura;Marie Shinohara;Yasuyuki Sakai;Eric Leclerc
• 通讯作者: Eric Leclerc

創薬応用を目指した肝細胞組織工学

用于药物发现应用的肝细胞组织工程

• 发表时间: 2017
• 作者: Myriam Lereau-Bernier;Mathieu Danoy;Marie Shinohara;Yasuyuki Sakai;Eric Leclerc;D. Moussard;Yasuyuki Sakai;D. Moussard;酒井康行
• 通讯作者: 酒井康行

Hepatic Differentiation of Human iPS Cells in a Microfluidic Bioreactor: A New Tool for Translational Research

微流体生物反应器中人类 iPS 细胞的肝分化：转化研究的新工具

• 发表时间: 2017
• 作者: Myriam Lereau-Bernier;Mathieu Danoy;Marie Shinohara;Yasuyuki Sakai;Eric Leclerc
• 通讯作者: Eric Leclerc