Gut-Liver-on-a-Chip to investigate the progression mechanisms of non-alcoholic fatty liver diseases

肠道肝脏芯片研究非酒精性脂肪肝疾病的进展机制

基本信息

批准号：
21H01728
负责人：
亀井謙一郎
金额：
$ 11.15万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、生体内におけるヒトの生理学的・病理学的状態の再現するために、ヒト多能性幹細胞からより機能的な目的組織へと分化誘導することができる手法の開発と、そのBoC内での培養に取り組んできた。BoC内で培養した腸肝連関の非アルコール性脂肪性肝疾患（NAFLD）を作成するために、小腸側にリポポリ多糖を炎症誘引物質として添加し、炎症性サイトカイン（TNF-α）や一酸化窒素（NO）などの放出挙動を評価した。現在は、組織連結と組織機能、及び炎症反応の関連性についてBoCを用いて解析を行った。それらの研究成果を国際科学誌であるCommunications BiologyやBiomicrofluidicsなどにて発表した。また昨年度までは細胞株を使用していたので、本年度では、ヒト多能性幹細胞由来小腸細胞・肝臓細胞を使用し、NAFLDの発症・進行機構の解明に取り組む。この機構解明に関しては、NAFLDを誘引する遊離脂肪酸による各組織細胞の代謝活性変化やRNA-seq法などによる遺伝子解析により、組織の表現型変化だけでなく、細胞内シグナル伝達変化についても詳細な解析を進めていく。また、小腸のバリア機能を評価するために経上皮細胞電気抵抗測定（TEER）をBOC内において測定する電極の実装にも取り組んでいる。本研究では、これまでに電極配置や形状によって、その感度などが顕著に変動することを明らかにした。また使用する電極材料が金であるため、TEER電極設置と顕微鏡観察における視認性はトレードオフの関係になる。本研究では、視認性を適度に確保しながらも、TEER測定を高感度に行うことができる電極配置を設計することに取り組む。本アプローチとしては、トポロジー最適化という形状決定法を応用することになる。

在这项研究中，我们一直在开发一种可以诱导人类多能干细胞分化到更具功能性的组织的方法，以便在体内复制人类的生理和病理状态，并在BOC中培养它们。为了创建与在BOC中培养的肠肝肝相关的非酒精性脂肪肝病（NAFLD），添加了脂肪性氧化含糖作为小肠的促炎物质，并评估了炎性细胞因子（TNF-α）和硝酸氧化物（NO）的释放行为。目前，使用BOC进行组织键，组织功能和炎症反应之间的关联。这些研究结果在国际科学期刊（例如通信生物学和生物流通蛋白）中提出。此外，由于使用细胞系直到去年，今年我们将使用源自人类多能干细胞的小肠细胞和肝细胞来阐明NAFLD发育和进展的机制。为了阐明这种机制，我们将通过使用诱导NAFLD的游离脂肪酸进行基因分析，对组织表型变化的变化进行详细分析，还将对细胞内信号传导的变化进行详细分析。我们还致力于实施电极，以测量BOC内的旋转细胞电阻测量（TEER），以评估小肠中的屏障功能。这项研究表明，敏感性和其他因素可能会根据电极的排列和形状而显着变化。此外，由于所使用的电极材料是黄金，因此在显微镜观察过程中安装Teer电极与可见性之间存在权衡。在这项研究中，我们将致力于设计电极布置，从而使TEER测量值高灵敏，同时确保可见度中等。这种方法涉及将拓扑优化应用于形状确定方法。

项目成果

期刊论文数量（12）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

培養液循環装置

培养液循环装置

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

An efficient simplified method for the generation of corneal epithelial cells from human pluripotent stem cells

DOI：
10.1007/s13577-022-00713-5
发表时间：
2022-05-12
期刊：
HUMAN CELL
影响因子：
4.3
作者：
Abdalkader, Rodi;Kamei, Ken-ichiro
通讯作者：
Kamei, Ken-ichiro

Gut-liver-axis microphysiological system for studying cellular fluidic shear stress and inter-tissue interaction

用于研究细胞流体剪切应力和组织间相互作用的肠-肝轴微生理系统

DOI：
10.1063/5.0088232
发表时间：
2022
期刊：
Biomicrofluidics
影响因子：
3.2
作者：
Yang Jiandong;Imamura Satoshi;Hirai Yoshikazu;Tsuchiya Toshiyuki;Tabata Osamu;Kamei Ken-ichiro
通讯作者：
Kamei Ken-ichiro