4D printing of microstructurally organized bone-mimetic organ

本研究では骨制御の「3D」から「4D」への変革に挑戦し、配向化に基づく骨機能の本質理解を目指す。これまでにバイオプリンタによる配向化細胞積層化、さらにそれら細胞間での機能的な相互作用を実現してきた。骨複雑系を構成する異種細胞を単一細胞レベルで描画、細胞間での相互作用を制御しつつ、外的因子負荷をコントロールした動的配向化組織構築を目指して研究を遂行している。4D実現化のための解決策として、(A)バイオプリンタを用いた細胞積層化制御および(B)外的刺激への組織応答のin situ観察、機能性変化の定量的理解を両輪として、具体的には以下の研究成果を得た。今年度は、外的刺激因子への3D配向化組織の応答（細胞分化、免疫応答やサイトカイン産生）について遺伝子・タンパク質レベルから解析を実施した。加えて、細胞間での動的相互作用に関して、免疫応答や炎症性サイトカインに関するシグナル分子の授受の解析を実施した。　具体的には、外的刺激への組織応答のin situ観察、機能性変化の定量的理解のために、生理学的運動を模倣したオステオサイトへのせん断刺激負荷、細菌・ウィルス感染および環境ストレスの人為的制御法の確立にとりかかった。

本研究では骨制御の「3D」から「4D」への変革に挑戦し、配向化に基づく骨機能の本質理解を目指す。これまでにバイオプリンタによる配向化細胞積層化、さらにそれら細胞間での機能的な相互作用を実現してきた。骨複雑系を構成する異種細胞を単一細胞レベルで描画、細胞間での相互作用を制御しつつ、外的因子負荷をコントロールした動的配向化組織構築を目指して研究を遂行している。4D実現化のための解決策として、(A)バイオプリンタを用いた細胞積層化制御および(B)外的刺激への組織応答のin situ観察、機能性変化の定量的理解を両輪として、具体的には以下の研究成果を得た。今年度は、外的刺激因子への3D配向化組織の応答（細胞分化、免疫応答やサイトカイン産生）について遺伝子・タンパク質レベルから解析を実施した。加えて、細胞間での動的相互作用に関して、免疫応答や炎症性サイトカインに関するシグナル分子の授受の解析を実施した。　具体的には、外的刺激への組織応答のin situ観察、機能性変化の定量的理解のために、生理学的運動を模倣したオステオサイトへのせん断刺激負荷、細菌・ウィルス感染および環境ストレスの人為的制御法の確立にとりかかった。