【研究分野】知能機械学・機械システム

【研究領域課題番号】16K14190 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

マイクロデバイス / 神経科学 / 再生医療 / 細胞・組織 / マイクロマシン / 組織工学 / マイクロ・ナノデバイス / 脳・神経

【研究成果の概要】

神経変性機構解明のために、神経組織中に神経細胞が高密度で均一に分布するような神経組織を神経幹細胞から作製する技術を開発した。本技術では、蓋付きアガロースゲルチャンバを用いることで、神経幹細胞を密閉した状態で分化誘導するため、組織の３次元形状が制御でき、分化誘導により神経細胞が高密度で均一に分布する組織作製を可能にした。また、ヒトiPS細胞由来神経幹細胞を用いてひも状のヒト神経組織を構築した。最終的に、神経組織をパターニングしたデバイス中で血管内皮細胞と共培養することで、神経組織周辺部に血管内皮細胞による血管網の構築をした。また薬剤投与による神経変性を観察し、本系の薬物実験への有効性を確認した。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2016-04-01 - 2018-03-31

【配分額】3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)

【研究分野】医用システム

【研究領域課題番号】15H03039 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

移植・再生医療 / 細胞・組織 / マイクロ・ナノデバイス / 組織構築物 / 凍結保存 / 凍結保護剤 / 機能評価 / システム / 再生医療 / 移植医療

【研究成果の概要】

本研究では、①DMSOフリー新規凍結保存液、②凍結保存用培養デバイス、③凍結装置の開発を行った。①DMSOの細胞毒性、および動物由来原料の抗原性変化や病原体混入の可能性等の課題を解決すべく、ヒト組織由来細胞に有効なDMSO-血清フリー細胞凍結保存液の組成を見出した。②3D培養デバイスTASCLを用いて、均一な大きさのヒト組織由来幹細胞・組織構築物を大量に創製すると共に、有効な保存液組成の決定からガラス化凍結に成功した。③細胞の凍結を制御するために、スターリングエンジンによる凍結装置の開発、および凍結条件の最適化に成功した。以上より、再生・移植医療用細胞・組織構築物の凍結保存システムを構築した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)

【研究分野】ナノマイクロシステム

【研究領域課題番号】26286030 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

折紙工学 / MEMS / 再生医療 / マイクロ・ナノデバイス / 折り紙工学

【研究成果の概要】

1) 微細加工技術を用いて細胞の足場となるマイクロプレートを作製し細胞を折り紙のように折ることで、3次元立体を作製する手法を確立した。2) マイクロプレートに磁性体を埋め込み磁場をかけることで、細胞の形状変化を可能とするアクティブデバイスを作製した。3)幹細胞を立体的に培養しすると骨に分化しやすいことがわかった。4) NIH/3T3とHepG2を立体的に共培養することで、平面状に共培養するより、HepG2のアルブミンの生成が増えることがわかった。5) NIH/3T3を培養した後に、折り畳み展開を繰り返すことで、細胞内のアクチンの配向に影響を及ぼすことがわかった。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31

【配分額】16,510千円 (直接経費: 12,700千円、間接経費: 3,810千円)

【研究分野】知能機械学・機械システム

【研究領域課題番号】26630088 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

マイクロ・ナノデバイス / マイクロマシン / 再生医療 / 神経移植 / 脳・神経 / 細胞・組織 / 神経科学

【研究成果の概要】

本研究課題では，移植医療に応用できるように神経細胞と生体適合性材料から形成される直径100-200 μm，長さ数メートルのバイオ神経インターフェースの構築を目指した。最初にマウスの神経幹細胞から形成される神経ファイバーの安定的な構築方法を確立した。次に、神経細胞ファイバー４８本から形成される神経ファイバーバンドルを作製し、脊髄損傷モデルマウスへの治療効果を確認するため移植実験を行った。移植した神経ファイバーバンドル内部の神経幹細胞は、マウス脊髄に生着し術後２ヶ月で神経細胞、グリア細胞、オリゴデンドロサイト細胞に分化していることが確認できた。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2014-04-01 - 2016-03-31

【配分額】3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)

【研究分野】知能機械学・機械システム

【研究領域課題番号】26289060 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

マイクロデバイス / マイクロマシン / 再生医療 / 細胞・組織 / 神経科学 / マイクロ・ナノデバイス

【研究成果の概要】

本研究課題では、神経細胞、血管内皮細胞を細胞ファイバーとし、デバイス中でアセンブリすることにより3次元的な血管―神経網を構築することを目指した。神経幹細胞ファイバーは、直径が細いほど分化誘導後に神経細胞の割合が高く、高配向性となることがわかった。神経ファイバーから数 mmの神経ユニットを作製し、アセンブリによる神経回路構築法を確立した。一方、HUVECからは血管新生能を有する血管内皮細胞ファイバーの作成に成功した。最終的に、神経ファイバーをフィブリンゲル内部でデバイスにより固定し、血管内皮細胞と３次元共培養することで神経ファイバー周辺部に血管網を有するような血管―神経網の構築に成功した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31

【配分額】16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円)

【研究分野】マイクロ・ナノデバイス

【研究領域課題番号】23241041 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ナノ・マイクロ科学 / 細胞融合 / 初期化 / 再生医療 / 静電気 / ES細胞 / 微細加工 / マイクロ・ナノデバイス / バイオテクノロジー / マイクロアレイ / バイオナノテクノロジー / 自己形成メニスカス / 細胞質移植

【研究成果の概要】

マイクロオリフィスが作る電界集中を用いた高収率電気細胞融合法を確立した。それを用い，ES細胞と体細胞の融合を行ったところ，融合後5日程度で，付着平坦化/球状化を繰り返す不安定な挙動を示し，1週間程度で，初期化された細胞に特徴的な細胞塊を形成するのが観察された。また，これと同じサンプルではないが，融合産物から初期化を示すレポータの発行が観察された。同様の装置でB細胞とミエローマ細胞の融合を行ったところ，5％という高い収率でハイブリドーマのコロニーが得られた。これらは，筆者らの電気融合法が細胞初期化や高収率抗体生産へ道を開く物であることを示している。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2011-04-01 - 2015-03-31

【配分額】46,150千円 (直接経費: 35,500千円、間接経費: 10,650千円)