Reconstruction of tumor microenvironment and in-situ metabolic analysis

肿瘤微环境重建及原位代谢分析

• 批准号: 21H03803
• 负责人: 梨本 裕司
• 金额: $ 11.48万
• 依托单位: Tokyo Medical and Dental 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H03803/
• 关键词: 生体模倣システム; がん微小環境; 電気化学計測; Organ-on-a-chip; マイクロ流体デバイス; 走査型電気化学顕微鏡; 走査型プローブ顕微鏡; がん; 血管; 生体模倣システム; がん微小環境; 電気化学計測; Organ-on-a-chip; マイクロ流体デバイス; 走査型電気化学顕微鏡; 走査型プローブ顕微鏡; がん; 血管

本研究の目的は、がん微小環境を微小な流体デバイス内で再現し、さらにそのセンサを開発することで、がん代謝の機序に迫る新たなin vitroツールを開発することである。がんはその生存戦略のため、代謝を通常から大きく変質させていることが知られているが、がん微小環境がその代謝の変質にどのように影響を与えているかは十分にわかっていない。これは、再構成的にがん微小環境を制御し、その代謝における影響を問うことができる実験ツールがなかったことに一因がある。これまでに代表者らは、マイクロ流体デバイスを用いて、がんの微小環境を再現し、外部から摂動を付与可能なシステムを開発してきた（Y. Nashimoto et al., Biomaterials 2020）。そこで、これまでの知見に基づき、当該システムにセンサを組み込み、がんの代謝を評価するシステムの開発を検討した。R3年度までに、センサを挿入可能なマイクロ流体デバイスを新たに設計し、新たなデバイス内でがんスフェロイド、およびがんオルガノイドを血管網と統合できることを見出した。微小電極による代謝計測により、当該デバイス内でがんモデルの酸素代謝が評価できることを確認した。当該デバイスを用い、がん血管を利用して薬剤を投与することで、がんオルガノイドに摂動を付与可能であり、またその際の代謝変化をセンサで検出できることを示した。当該論文をバイオセンサのトップジャーナルである、Biosensors and Bioelectronicsに報告することができた（Y. Nashimoto et al., Biosensors and Bioelectronics, 219, 114808 (2023)）。

这项研究的目的是开发一种新的体外工具，该工具通过在微流体设备中繁殖癌症微环境和开发传感器来探索癌症代谢的机制。众所周知，由于其生存策略，癌症是代谢的主要改变，但尚未完全了解癌症微环境如何影响其代谢改变。这部分是因为没有实验工具可以重新控制癌症微环境并质疑其对代谢的影响。迄今为止，代表已经开发了可以使用微流体设备来复制癌症微环境并施加外部扰动的系统（Y. Nashimoto等，生物材料2020）。因此，根据先前的发现，我们讨论了将传感器纳入系统并评估癌症代谢的系统的开发。到第3财年，我们已经设计了一种新的微流体设备，该设备允许传感器插入，并发现癌症球体和癌症器官可以与新设备中的血管网络集成。使用微电极的代谢测量结果证实，可以在设备中评估癌症模型中的氧代谢。已经表明，通过使用该装置使用癌症血管来施用药物，可以对癌症器官进行扰动，并且此时的代谢变化可以由传感器检测到。本文可以向生物传感器和生物电子学报道，即生物传感器的杂志（Y. Nashimoto等人，生物传感器和生物电子学，219，114808（2023））。