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三次元組織の血管化と持続的な培養を実現する人工ヒト血管床の開発

开发实现三维组织血管化和可持续培养的人造人体血管床

基本信息

批准号：
21K19887
负责人：
三浦重徳
金额：
$ 4.08万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、3次元組織に人工血管網を導入することでin vitroにおける長期組織培養を可能とする人工ヒト血管床デバイスを開発することを目的とする。2021年度は下記項目①、②に取り組み、灌流培養可能な人工ヒト血管床をマイクロ流体デバイス上に構築する。2022年度は、構築した人工血管床デバイスの機能評価並びに３次元組織と血管床との連結を試みる。①人工ヒト血管床構築方法の検討プロトタイプの人工ヒト血管床デバイスを用いて、マイクロ流路と血管網との吻合率の向上を目指した条件検討を行った。共培養する線維芽細胞の播種密度の最適化や血管床に接する培地流路中に血管新生を促進するgrowth factorカクテルを添加することで、吻合部の形成効率に改善が認められた。また、HUVEC以外の数種の血管内皮細胞についてもデバイス上で管腔構造を持つ自発的な血管網の形成が認められ、血管床構築に利用可能な内皮細胞を新たに見出した。ヒトiPS細胞由来血管内皮細胞についても検討を行ったが、管腔形成能が低くiPS細胞株の選別または分化誘導条件のさらなる検討などが必要であることが判明した。②人工ヒト血管床灌流手法の検討項目①で作製した血管床の灌流培養手法を確立するため、プロトタイプデバイス（マイクロポストタイプ）およびトランズウェルタイプの血管床デバイスを用いて、灌流手法の検討を行った。蛍光マイクロビーズを培地に添加することで血管網内の流れを可視化した。いずれのデバイスにおいても血管網全体を灌流するには至っておらず、より効果的な送液を可能とする灌流デバイスを設計する必要が生じた。現在、3Dプリンタを用いて作製したデバイスを用いて血管網の灌流方法について引き続き検討を行っている。

The purpose of this study is to introduce a three-dimensional tissue artificial vascular network into the tissue culture system and to develop an artificial vascular bed. In 2021, the following items (1) and (2) shall be recorded: construction of artificial vascular bed, perfusion culture and fluid culture. In 2022, the function evaluation of artificial vascular bed and the link between three-dimensional tissue and vascular bed were evaluated. (1) The study of artificial vascular bed construction method, the study of artificial Optimization of seeding density of co-cultured vascular bud cells, promotion of angiogenesis in vascular bed, addition of growth factor, and improvement of anastomotic formation rate were identified. In addition, the formation of vascular networks, where the lumen structure is maintained and self-developed on several types of vascular endothelial cells other than HUVEC, has been recognized, and the potential use of endothelial cells in the construction of vascular beds has been discovered. iPS cells are derived from vascular endothelial cells, and lumen formation can be determined by selecting and inducing iPS cell lines. (2) The study of artificial vascular bed perfusion technique (1) The establishment of perfusion culture technique of vascular bed and the study of perfusion technique. The flow of blood in the blood vessel network is visualized. It is necessary to design the whole blood vessel network. Now, 3D software is used to control the perfusion of vascular network.