生体外細胞操作による３次元生体組織の構築

通过体外细胞操作构建 3D 生物组织

• 批准号: 18J12327
• 负责人: 塚本 佳也
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J12327/
• 关键词: 再生医療; 創薬研究; 3次元組織; 心筋組織

本研究では、心臓の構造の特徴である、心筋細胞が一方向に整列して結合した配向構造と酸素や栄養供給を担う毛細血管網構造を有する、3次元心筋組織を生体外での細胞操作により構築することを目的とした。生体外での細胞操作は、細胞接着性のタンパク質から成る薄膜を細胞の表面に形成する3次元組織構築技術、材料や細胞をインクとすることで立体造形を行う3Dプリンターの技術を用いた。昨年度は、生体外細胞操作技術を用いて、目的である配向構造を有し、かつ毛細血管構造を有する3次元心筋組織の構築を達成した。また、生体材料であるコラーゲンを用いた培養容器を開発することで、3次元心筋組織の収縮能力の向上を見出した。その結果を踏まえて、本年度は、インクジェット3Dプリンターを用いることによって、より心臓の構造に近い、配向構造を有する3次元心筋組織を1平面に並列させた心筋組織の構築に取り組んだ。インクジェット3Dプリンターのインク材料として、ゲル化能力に優れ、細胞毒性を示さない、アルギン酸ナトリウムを使用した。アルギン酸ナトリウムを粘度調整した塩化カルシウム溶液に吐出することで、心筋組織を配向させるパターンを持つ立体造形物を構築した。この構築物をコラーゲンゲルと組み合わせることで、底面は細胞接着性を示すコラーゲンゲル、壁面は細胞接着性を示さないアルギン酸ゲルの鋳型を作製した。ここに、細胞外マトリックスをコーティングしたiPS細胞由来の心筋細胞と心筋線維芽細胞を播種、培養を行うことで、配向構造を有する3次元心筋組織が1平面に並列した3次元心筋組織の構築を達成した。この研究結果は心臓の機能発現に重要な構造を再現するものであり、本研究は再生医療や創薬研究に向けた心臓モデルとしての応用や、臓器形成や生命現象の解明のためのモデルとしての応用に貢献することが可能である。

This study で は is crucial, the heart is の tectonic の 徴 で あ る, heart muscle cells が a direction に whole column し て combining し た match to construct と acid element や tech students.their ownship raise supply を bear う を capillary network structure have す る, three dimensional heart muscle tissue を born in vitro で の cells operating に よ り build す る こ と を purpose と し た. Born in vitro で operation は の cell, then sex の タ ン パ ク qualitative か ら into る に formation on the surface of thin film cells を の す る 3 dimensional organization construction technology, material や cells を イ ン ク と す る こ と で three-dimensional plastic line を う 3 d プ リ ン タ ー を の technology with い た. Annual は yesterday, in vitro cell operation を with い て, purpose で あ る match to a し を construction, か つ capillary structure を have す る 3 dimensional heart muscle tissue の build を reached し た. ま た, raw material で あ る コ ラ ー ゲ ン を with い た culture vessel を open 発 す る こ と で, three dimensional heart muscle tissue の 収 shrinkage ability の を see up し た. Tread そ の results を ま え て, this year's は, イ ン ク ジ ェ ッ ト 3 d プ リ ン タ ー を with い る こ と に よ っ て, よ り heart viscera に nearly い の structure, distribution to construct を have す る 3 dimensional heart muscle tissue を 1 plane に tied for さ せ た heart muscle tissue の build に take り group ん だ. イ ン ク ジ ェ ッ ト 3 d プ リ ン タ ー の イ ン ク material と し て, ゲ ル ability に optimal れ and cytotoxicity を shown さ な い, ア ル ギ ン acid ナ ト リ ウ ム を use し た. ア ル ギ ン acid ナ ト リ ウ ム を viscosity adjusting し た salt chemical カ ル シ ウ ム solution に spit す る こ と で, heart muscle tissue を match to さ せ る パ タ ー ン を hold つ plastic object を build し た. こ の structures を コ ラ ー ゲ ン ゲ ル と group み close わ せ る こ と で and underside は cells then sex を す コ ラ ー ゲ ン ゲ ル, wall は cell then を shown さ な い ア ル ギ ン acid ゲ ル の type where the を cropping し た. こ こ に, extracellular マ ト リ ッ ク ス を コ ー テ ィ ン グ し た iPS cell origin の heart muscle cells と heart muscle line d bud を planting and cultivating を line う こ と で, match to the tectonic を す る 3 dimensional heart muscle tissue が 1 plane に parallel し た 3 dimensional heart muscle tissue の build を reached し た. こ の results は heart viscera の function 発 に now important な tectonic を reappearance す る も の で あ り regeneration medical や, this study は "ask け 薬 research に た heart viscera モ デ ル と し て の 応 with や, viscera forming や life phenomenon の interpret の た め の モ デ ル と し て の 応 with に contribution す る こ と が may で あ る.

项目成果

Fabrication of highly functional LbL-3D Heart by cell accumulation technique and collagen culture vessel.

通过细胞积累技术和胶原蛋白培养容器制造高功能的 LbL-3D 心脏。

• 发表时间: 2019
• 作者: Yoshinri Tsukamoto;Takami Akagi;Mitsuru Akashi
• 通讯作者: Mitsuru Akashi

コラーゲンゲル培養器を用いたLbL-3D Heartの構築及びその機能評価

胶原凝胶培养箱LbL-3D心脏的构建及其功能评价

• 发表时间: 2019
• 作者: 塚本佳也;赤木隆美;明石満
• 通讯作者: 明石満

ラーゲンゲル培養容器を用いたLbL-3D Heartの構築および心室モデル構築への応用

Lagen凝胶培养容器构建LbL-3D心脏及其在心室模型构建中的应用

• 发表时间: 2019
• 作者: 塚本佳也;赤木隆美;明石満
• 通讯作者: 明石満

Construction of 3D cardiac tissue by cell accumulation technique and collagen culture device.

利用细胞堆积技术和胶原蛋白培养装置构建3D心脏组织。

• 发表时间: 2018
• 作者: Tsukamoto Yoshinari;Takami Akagi;Mitsuru Akashi
• 通讯作者: Mitsuru Akashi

薄膜形成技術を用いた組織工学による再生医療及び創薬研究に向けた3次元組織の構築

使用薄膜形成技术通过组织工程构建用于再生医学和药物发现研究的 3D 组织

• 发表时间: 2019
• 作者: 塚本佳也;赤木隆美;明石満
• 通讯作者: 明石満