A study of organoid formation on a floating culture using an aqueous two-phase system

再生医療とその周辺技術は急速に発展しつつあり，一部では臨床応用もされている．また，近年ではスフェロイドやオルガノイドを創薬分野で応用する期待も高まっている．これらのニーズに対し，スフェロイドやオルガノイドを簡便に，再現性よく，産業応用（大量生産）も可能な，さらに細胞組織としての機能を備えた状態で形成する手法の確立が求められている．そこで本研究では，接着性細胞の局所的高密度浮遊培養によるオルガノイド形成法の確立を目指す．これまでに我々は水溶性にも関わらず“水と油”のように分離する水溶性二層培養液（Aqueous Two Phase System, ATPS）を用い，細胞の平面培養と二次元パターニングに関する報告をしてきた．この二層に分かれる培養液を用いることで，接着性細胞を液体中の液滴内に高密度に閉じ込めた状態で浮遊培養を行うことで相互接着を促し，それによってスフェロイドを形成する．さらにそのスフェロイドを複数個融合させることによってオルガノイド形成を目指す．本手法によりオルガノイドの新たな構築技術が開発されれば，再生医療に向けた細胞組織・臓器の再生や，創薬分野における薬効スクリーニングやテーラーメイド医療等にも有用であると考える．計画初年度では，浮遊培養システムの新規試作を行い，それを用いたスフェロイドの試作を行った．また，ATPS培養液の基本特性評価として，分子量，濃度，混合比等について検討した．浮遊培養システムについては細胞懸濁液滴を撮影した連続画像を解析することによりポンプシステムの制御を可能とした．これにより，スフェロイドやオルガノイドを数日～数週間程度，安定的に浮遊培養させることが可能となるが，今後はATPS培養液の時間に対する安定性を確認しつつスフェロイドやオルガノイドを形成し，その機能評価を行う予定である．

再生医療とその周辺技術は急速に発展しつつあり，一部では臨床応用もされている．また，近年ではスフェロイドやオルガノイドを創薬分野で応用する期待も高まっている．これらのニーズに対し，スフェロイドやオルガノイドを簡便に，再現性よく，産業応用（大量生産）も可能な，さらに細胞組織としての機能を備えた状態で形成する手法の確立が求められている．そこで本研究では，接着性細胞の局所的高密度浮遊培養によるオルガノイド形成法の確立を目指す．これまでに我々は水溶性にも関わらず“水と油”のように分離する水溶性二層培養液（Aqueous Two Phase System, ATPS）を用い，細胞の平面培養と二次元パターニングに関する報告をしてきた．この二層に分かれる培養液を用いることで，接着性細胞を液体中の液滴内に高密度に閉じ込めた状態で浮遊培養を行うことで相互接着を促し，それによってスフェロイドを形成する．さらにそのスフェロイドを複数個融合させることによってオルガノイド形成を目指す．本手法によりオルガノイドの新たな構築技術が開発されれば，再生医療に向けた細胞組織・臓器の再生や，創薬分野における薬効スクリーニングやテーラーメイド医療等にも有用であると考える．計画初年度では，浮遊培養システムの新規試作を行い，それを用いたスフェロイドの試作を行った．また，ATPS培養液の基本特性評価として，分子量，濃度，混合比等について検討した．浮遊培養システムについては細胞懸濁液滴を撮影した連続画像を解析することによりポンプシステムの制御を可能とした．これにより，スフェロイドやオルガノイドを数日～数週間程度，安定的に浮遊培養させることが可能となるが，今後はATPS培養液の時間に対する安定性を確認しつつスフェロイドやオルガノイドを形成し，その機能評価を行う予定である．