【研究領域課題番号】18H02100 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

幹細胞分化調節 / 天然化合物 / 天然小分子 / 作用メカニズム / 幹細胞 / 分化 / 3次元培養 / 小分子 / 分化調節

【研究成果の概要】

本研究では、発生期の分化途上にある多様な細胞種間の相互作用について、ES細胞から誘導した前駆細胞を使った複数の分化誘導系を組み合わせた3次元培養系を構築して、細胞分化に影響を及ぼす化合物の探索を行うとともに、それら化合物が各分化過程に及ぼす影響を多面的に解析した。
本研究を通して、マウスES細胞から誘導したFlk1+細胞（心血管系前駆細胞）および神経幹細胞を用いて、複合的３次元（オーガノイド）培養系の条件検討を行い、アッセイ系として構築した。食品抽出物ライブラリー（96サンプル）について、本系を用いたスクリーニングを行い、分化促進活性が認められた48食品サンプルから活性本体の精製を試みた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31

【配分額】17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)

【研究分野】分析化学

【研究領域課題番号】24350037 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

幹細胞 / マイクロパタン / 三次元培養 / 分泌液 / secretome / 合成高分子 / 酵素 / 分化 / 細胞チップ / マイクロ / 判別分析 / 高分子 / ポリｲｵﾝコンプレックス / バイオセンサー / 肝毒性評価 / 創薬 / バイオ界面

【研究成果の概要】

マイクロパタン培養を利用する三次元培養法を脂肪幹細胞に適用した。その結果、単層培養系における分化誘導と比較して骨芽細胞への分化が大幅に促進されることを見出した。さらに、創傷治療関連タンパク質の分泌量が大幅に向上する現象を見出した。細胞分泌液のタンパク質組成をパターン化するため、酵素と合成高分子のポリｲｵﾝコンプレックス分子ライブラリーを新規に構築し、細胞から分泌される成分の判別分析法を確立した。本手法により、幹細胞の未分化/分化状態を非侵襲で判別する事が可能となった。以上の成果を融合することで薬剤探索を支援する細胞チップの基盤を構築する事に成功した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31

【配分額】18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円)

【研究分野】形成外科学

【研究領域課題番号】24592719 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

細胞凝集塊 / 非接着培養 / 間葉系細胞 / 線維芽細胞 / 毛包誘導 / 幹細胞 / 免疫組織学的検討 / 遺伝子学的検討 / 再生医療 / 未分化 / 三次元培養 / 未分化性

【研究成果の概要】

C57BL/6Jマウス新生仔の皮膚より間葉系細胞を採取・培養したのち、非接着性培養皿で無血清培地を用いて細胞凝集塊を形成した。凝集塊は比較的長期に生存可能であり、その間いわゆる冬眠状態である可能性が示唆された。また細胞凝集塊の性質について遺伝子学的、免疫組織学的検討を行ったところ、凝集塊形成により毛包誘導や毛周期に関わりの深いWnt関連因子や、細胞の未分化性を示すSox-2、Oct-4、CD133、cxcr4などの遺伝子発現が相対的上昇することが判明したが、これら因子の分布は必ずしも凝集塊内で均一でなく、一部の細胞の性質が変化した結果なのか、もしくは細胞の選択が行われたのかは今後要検討である。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31

【配分額】5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)

【研究分野】外科学一般

【研究領域課題番号】21249071 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

幹細胞 / iPS 細胞 / 糖尿病 / 膵島移植 / 三次元培養 / iPS細胞

【研究成果の概要】

本研究では、膵B細胞による膵島組織の創出を目指し、模擬微小重力発生装置を応用した回転培地装置を用いて MIN6 細胞株から膵B細胞スフェロイドの大量創出技術を確立した。条件検討により任意のサイズの膵B細胞スフェロイドを多数創出可能な条件を見出した。得られた膵B細胞スフェロイドは 2 次元培養群と比較し、高いグルコース応答能、インスリン発現を示した。さらに、糖尿病モデルマウスへ移植した結果、持続的な血糖値下降効果が認められた。以上、本研究により、膵島移植に応用することの可能な血管化されたヒト膵島の創出に向けた細胞操作の基盤技術を開発した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2009 - 2012

【配分額】46,670千円 (直接経費: 35,900千円、間接経費: 10,770千円)

【研究分野】外科学一般

【研究領域課題番号】16659340 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

幹細胞 / 再生 / 三次元培養 / 高次組織 / 微小重力

【研究成果の概要】

本研究では、多分化能と自己複製能を有する幹細胞の微小重力環境における三次元培養系を確立することにより、幹細胞から分化する複数の細胞群の「組織化」のメカニズムを解明するとともに、長期間にわたり高次機能を発揮可能な「組織」を再構築する新規培養技術を開発することを試みた。すなわち、組織幹細胞等の細胞を米国航空宇宙局(NASA)とシンセコン社が共同開発した微小重力環境に類似した培養条件(無対流・無ズリ力)を設定可能な回転培養装置(Rotating Wall Vessel Bioreactor : RWV)を用いて、幹細胞の分化や増殖をサポートする支持細胞との三次元共培養を試みた。マウス胎児肝臓から単離した細胞群を対象として、機能的な肝小葉構築を再現可能な三次元培養系の検証を行った結果、5x10^6個の胎児肝細胞をRWVを用いて5-10日間の三次元培養を行ったところ、胆管構造・血管構築などの高次組織構造を人為的に再構成できることが判明した。これらの再構成された胆管構造や血管構造には基底膜構造が適切に再構築されており、分岐管状構造も再現されていた。成熟肝細胞機能に関与する遺伝子発現レベルは、二次元培養系(ディッシュ培養)と比較して概して良好であった。肝細胞機能として重要なアンモニア分泌能やアンモニア代謝能も有していることが判明し、三次元的組織構造が細胞分化を支持することが示唆された。今後、より機能の高い高次組織構造を創出可能な三次元培養系の開発を行う必要がある。

【研究種目】萌芽研究

【研究期間】2005 - 2006

【配分額】3,300千円 (直接経費: 3,300千円)