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，为了在体内再现人类的生理和病理条件，我们将开发一种能够诱导人类多能干细胞分化为更多功能性靶组织的方法，并开发一种我一直致力于培养的BoC方法。它。为了创建在BoC中培养的肠肝相关非酒精性脂肪性肝病（NAFLD），在小肠侧添加脂多糖作为炎症物质，并观察炎症细胞因子（TNF-α）和一氧化氮（NO）等的释放行为。评价。目前，我们正在使用BoC来分析组织连接性、组织功能和炎症反应之间的关系。研究成果发表在Communications Biology、Biomicrofluidics等国际科学期刊上。另外，直到去年我们都使用细胞系，所以今年我们将使用人类多能干细胞来源的小肠细胞和肝细胞来阐明NAFLD的发病和进展机制。为了阐明这一机制，我们不仅对组织表型的变化进行详细分析，还通过诱发NAFLD的游离脂肪酸引起的各组织中细胞代谢活性的变化来详细分析细胞内信号转导的变化，并使用RNA-seq方法进行遗传分析。我们将继续这样做。我们还致力于采用电极来测量 BOC 内的跨上皮细胞电阻 (TEER)，以评估小肠的屏障功能。迄今为止，这项研究表明，灵敏度根据电极的位置和形状而有很大差异。此外，由于使用的电极材料是金，因此 TEER 电极放置和显微镜观察期间的可见度之间存在权衡。在这项研究中，我们将致力于设计一种电极布置，能够以高灵敏度执行 TEER 测量，同时确保足够的可视性。该方法应用称为拓扑优化的形状确定方法。

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：

Integrated-gut-liver-on-a-chip platform as an in vitro human model of non-alcoholic fatty liver disease

集成肠肝芯片平台作为非酒精性脂肪肝病的体外人体模型

DOI：
10.1038/s42003-023-04710-8
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
5.9
作者：
Yang Ji;ong;Hirai Yoshikazu;Iida Kei;Ito Shinji;Trumm Marika;Terada Shiho;Sakai Risako;Tsuchiya Toshiyuki;Tabata Osamu;Kamei Ken
通讯作者：
Kamei Ken

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

一种从人多能干细胞生成角膜上皮细胞的有效简化方法

DOI：
10.1007/s13577-022-00713-5
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
4.3
作者：
Rodi Abdalkader;Kenichiro Kamei
通讯作者：
Kenichiro Kamei

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：
影响因子：
3.2
作者：
Yang Ji;ong;Imamura Satoshi;Hirai Yoshikazu;Tsuchiya Toshiyuki;Tabata Osamu;Kamei Ken
通讯作者：
Kamei Ken

Microfabrication of polydimethylsiloxane?parylene hybrid microelectrode array integrated into a multi-organ-on-a-chip

集成到多器官芯片中的聚二甲基硅氧烷·聚对二甲苯混合微电极阵列的微加工

DOI：
10.35848/1347-4065/aca265
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
1.5
作者：
Zhang Dongxiao;Yang Ji;ong;Hirai Yoshikazu;Kamei Ken;Tabata Osamu;Tsuchiya Toshiyuki
通讯作者：
Tsuchiya Toshiyuki