電気化学とOrgan-on-a-chipの融合によるがん腫瘍モデル評価基盤の構築

电化学与芯片器官相结合构建癌症肿瘤模型评估平台

基本信息

批准号：
20J21401
负责人：
平本薫
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J21401/
关键词：
スフェロイド呼吸活性電気化学測定電気化学発光

项目摘要

本研究では細胞組織の代謝機能を評価するための電気化学測定システムの開発、ならびに電気化学反応を利用した組織形成の誘導手法を開発することで、測定・評価をオンチップで行えるOrgan-on-a-chipの開発を目指した。前年度は腫瘍組織モデルや創薬開発のための生体試料として応用研究が推進されている三次元培養組織（スフェロイド）を対象として、呼吸活性を測定する電気化学デバイス／電気化学発光システムを開発した。これを踏まえ本年度はさらに生体組織の中での血管機能に注目して、それを評価するための電気化学測定システムの構築を行った。計画時はがん細胞の乳酸産生を測定する予定でいたが、Organ-on-a-chipの構築という目的を鑑み、より組織間・細胞間の相互作用を解析すべく、血管機能の方に焦点を当てた評価系の構築を行った。1. 血管内皮細胞のシート上にがん細胞スフェロイドを培養する共培養系を構築し、多点電極アレイデバイスを用いてがん細胞の伸展に伴う血管内皮細胞の透過性の評価を行った。2. 血管新生や血管内皮細胞の機能評価において重要な接着状態やチューブ形成を電気化学発光顕微鏡によってイメージングする手法を開発した。3. 血管機能の恒常性維持における重要なシグナル因子である一酸化窒素を測定する電気化学デバイスを開発した。一酸化窒素に対して特異的な検出を行うため、無機炭素系触媒を修飾したデバイスを作製し、血管内皮細胞からのnMオーダーの一酸化窒素の産生をモニタリングすることに成功した。投稿準備中。また、本研究では電気化学的な刺激により細胞組織の形成を誘導することも検討項目においていた。細胞そのものへの刺激と組織形成誘導には至らなかったものの、電気化学反応による細胞組織足場形成の誘導と、その中での血管内皮細胞のチューブ様構造形成について確認することができた。

在这项研究中，我们将开发一种电化学测量系统来评估细胞组织的代谢功能，以及一种利用电化学反应诱导组织形成的方法，目的是开发一种芯片。去年，我们开发了一种电化学装置/电化学发光系统，利用三维培养组织（球体）测量呼吸活动，这些组织被用作肿瘤组织模型和生物样本，用于药物发现和开发。基于此，今年我们进一步关注活体组织中的血管功能，并构建了电化学测量系统来评估它。在计划时，我们计划测量癌细胞中乳酸的产生，但考虑到构建芯片器官的目的，我们决定重点测量血管功能，以分析组织之间的相互作用我们构建了一个有针对性的评估体系。 1.我们构建了一个共培养系统，其中癌细胞球体在一片血管内皮细胞上培养，并使用多点电极阵列装置来评估癌细胞扩散时血管内皮细胞的通透性。 2.我们开发了一种使用电化学发光显微镜对粘附和管形成进行成像的方法，这对于血管生成和血管内皮细胞的功能评估非常重要。 3.我们开发了一种测量一氧化氮的电化学装置，一氧化氮是维持血管功能稳态的重要信号因子。为了特异性检测一氧化氮，我们创建了一种用无机碳基催化剂修饰的装置，并成功监测了血管内皮细胞产生的纳米级一氧化氮。准备发帖。此外，本研究还考虑通过电化学刺激诱导细胞组织的形成。尽管没有实现对细胞本身的刺激和组织形成的诱导，但我们能够通过电化学反应确认细胞组织支架形成的诱导以及其中血管内皮细胞的管状结构的形成。

项目成果

期刊论文数量（24）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

A Droplet Array Device for Electrochemical Detection of Methylene Blue Based on Local Redox Cycling

基于局部氧化还原循环的亚甲基蓝电化学检测液滴阵列装置

DOI：
10.2116/bunsekikagaku.70.183
发表时间：
2021
期刊：
BUNSEKI KAGAKU
影响因子：
0.2
作者：
Kaoru Hiramoto;Keika Komatsu;Yuta Yamada;Yuji Nashimoto;Tomokazu Matsue;Kosuke Ino;Hitoshi Shiku
通讯作者：
Hitoshi Shiku

Fe-N共ドープ炭素触媒を利用したマイクロウェル内の細胞の一酸化窒素生成モニタリング

使用 Fe-N 共掺杂碳催化剂监测微孔中细胞一氧化氮的产生

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
平本薫;岩瀬和至;宇田川喜信;梨本裕司;本間格;伊野浩介;珠玖仁
通讯作者：
珠玖仁

東北大、電極反応により酸素濃度を光に変換する技術で細胞組織の酸素呼吸イメージングに成功

东北大学利用通过电极反应将氧浓度转化为光的技术，成功对细胞组织的氧呼吸进行成像

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

(2)のグローバルウェブサイト

(2) 全球网站

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Electrodeposition of thiolated polymer-based hydrogels via disulfide formation using electrogenerated benzoquinone

使用电生成苯醌通过二硫化物电沉积硫醇化聚合物基水凝胶

DOI：
10.1246/cl.200732
发表时间：
2021
期刊：
Chemistry Letters
影响因子：
1.6
作者：
Kosuke Ino;Ayako Tamura;Kaoru Hiramoto;Mika T. Fukuda;Yuji Nashimoto;Hitoshi Shiku
通讯作者：
Hitoshi Shiku

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DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
平本薫;白皓仁;伊野浩介;梨本裕司;珠玖仁;Chen Yujie;Kento Nakamura and Tetsuya J. Kobayashi;渡邊龍憲，松本卓也，陳瀟瀟，柚木啓輔，久保南実，桑原貴之，桐本光;桑原貴之，田村優衣，久保南実，松本卓也，陳瀟瀟，柚木啓輔，渡邊龍憲，桐本光;Chen Yujie
通讯作者：
Chen Yujie

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DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
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通讯作者：
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DOI：
发表时间：
2021
期刊：
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0
作者：
平本薫;白皓仁;伊野浩介;梨本裕司;珠玖仁;Chen Yujie;Kento Nakamura and Tetsuya J. Kobayashi;渡邊龍憲，松本卓也，陳瀟瀟，柚木啓輔，久保南実，桑原貴之，桐本光;桑原貴之，田村優衣，久保南実，松本卓也，陳瀟瀟，柚木啓輔，渡邊龍憲，桐本光;Chen Yujie;中村絢斗，小林徹也
通讯作者：
中村絢斗，小林徹也