人工肝・脂肪細胞カプセルと人工小腸膜を導入した実用的オンチップ人体

结合人工肝/脂肪细胞胶囊和人工小肠膜的实用芯片人体

• 批准号: 20034013
• 负责人: 酒井 康行
• 金额: $ 4.54万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20034013/
• 关键词: システムオンチップ; 生物・生体工学; マイクロ・ナノデバイス; バイオリアクター; 灌流共培養; 代謝; 分布; 肝ミクロソーム; 人工肝カプセル; 人工脂肪カプセル

本年度は,前年度までで作成した3コンパートメントデバイスに,標的組織細胞としてラット肺由来細胞株L-2を,代謝を司る肝組織細胞として初代培養ラット肝細胞を,脂肪組織細胞として,マウス線維芽細胞から予め分化誘導した脂肪細胞を,それぞれ導入した.全ての細胞を導入したデバイス,そのデバイスから肝細胞のみ・脂肪細胞のみ,肝細胞と脂肪細胞両方を除いたデバイスの計4種について一連の実験を行った.このデバイスに,蛍光をもつ抗がん剤の一種であるイリノテカンをモデル物質として導入した.イリノテカン原体はプロドラッグで,カルボキシルエステラーゼにより加水分解され生じるSN-38という物質が高い抗腫瘍活性を示す.一方,肝臓のチトクロームP450 3A4による特異的代謝は無毒の代謝物を生じる.デバイスにイリノテカンを導入後,72時間までの分布変化を蛍光イメージアナライザーにて画像取得解析した.一方細胞生存率については,72時間後について評価を行った.3種の細胞を含むデバイスに50μmのイリノテカンを添加し,蛍光は脂肪組織コンパートメントに主に蓄積した.肝や肺細胞にも分布が見られたが,顕著ではなかった.72時間の灌流培養の後,標的細胞であるL-2の生存率を測定したところ,3細胞を導入したデバイスと肝細胞のみが共存する場合には毒性が検出されず,肝細胞なしのデバイスで有意な毒性が検出された.また,脂肪細胞の共存はその毒性をやや低減させた.このことは,肝細胞による代謝がイリノテカンの毒性低減へ,脂肪細胞がイリノテカンを蓄積することで,結果的に肺細胞への負荷量を低減させ毒性を低減させることを示していると考えられた.以上,計測に制限はあるものの,本デバイスにて,肝代謝と分布の結果を考慮した最終的な毒性判定を行えることが明らかとなった.

今年，我们引入了大鼠肺源性细胞线L-2作为靶组织细胞，而原代培养的大鼠肝细胞作为控制代谢的肝组织细胞，以及以前诱导的与小鼠成纤维细胞为脂肪细胞的脂肪细胞的脂肪细胞。我们在四种类型的设备上进行了一系列实验，包括引入所有细胞的设备，仅肝细胞，仅脂肪细胞和仅来自这些设备的脂肪细胞。伊立替康（Irinotecan）是一种荧光剂，作为模型物质引入。伊立替康（Irinotecan）是一种前药，由羧酸酯酶水解产生的物质SN-38具有较高的抗肿瘤活性。同时，肝细胞色素P450也显示了肝脏中的细胞色素P450。 3A4的特异性代谢产生无毒的代谢产物。将伊立替康引入设备后，分布更改长达72小时，并使用荧光图像分析仪进行了图像并分析。 72小时后评估细胞活力。将50μm的虹膜芯添加到包含三种细胞的装置中，荧光主要积聚在脂肪组织室中。尽管在肝脏和肺部细胞中也看到了分布，但并不明显。灌注培养72小时后，测量了靶细胞L-2的存活率，并引入了三个细胞。当仅设备和肝细胞共存时，未检测到毒性，并且在没有肝细胞的设备中检测到明显的毒性。此外，脂肪细胞的共存略微降低了毒性。人们认为这表明肝细胞的代谢降低了伊立替康的毒性，并且脂肪细胞会积累伊立替康，从而减少了肺细胞的负荷并降低毒性。尽管测量有局限性，但已经显示，该设备可以考虑肝脏代谢和分布的结果进行最终毒性评估。

项目成果

A method for the design of 3D scaffolds for high-density cell attachment and determination of optimum perfusion culture conditions

• DOI: 10.1016/j.jbiomech.2008.02.025
• 发表时间: 2008-01-01
• 期刊: JOURNAL OF BIOMECHANICS
• 影响因子: 2.4
• 作者: Provin, Christophe;Takano, Kiyoshi;Shirakashi, Ryo
• 通讯作者: Shirakashi, Ryo

化学物質体内動態評価のための複合培養チップの開発

化学物质药代动力学评价复合培养芯片的研制

• 发表时间: 2010
• 作者: 篠崎奈穂;奥村聡基;塩見江梨;八木原紘子;田村恭一;礒谷真弓;盆子原誠;小野憲一郎;鷲巣月美;中山秀謹
• 通讯作者: 中山秀謹

Spontaneous Formation of Highly Functional Three-Dimensional Multilayer from Human Hepatoma Hep G2 Cells Cultured on an Oxygen-Permeable Polydimethylsiloxane Membrane

• DOI: 10.1089/ten.tec.2009.0042
• 发表时间: 2010-04-01
• 期刊: TISSUE ENGINEERING PART C-METHODS
• 影响因子: 3
• 作者: Evenou, Fanny;Fujii, Teruo;Sakai, Yasuyuki
• 通讯作者: Sakai, Yasuyuki

An integrated microfluidic system for long-term perfusion culture and on-line monitoring of intestinal tissue models

• DOI: 10.1039/b717091b
• 发表时间: 2008-01-01
• 期刊: LAB ON A CHIP
• 影响因子: 6.1
• 作者: Kimura, Hiroshi;Yamamoto, Takatoki;Fujii, Teruo
• 通讯作者: Fujii, Teruo

Low O2 metabolism of Hep G2 cells cultured at high cell density in a 3D microstructured scaffolds

在 3D 微结构支架中以高细胞密度培养的 Hep G2 细胞的低氧代谢

• 发表时间: 2009
• 期刊: Biomedical Microdevices 11
• 作者: C.Provin;K.Takano;T.Yoshida;Y.Sakai;T.Fujii;R.Shirakashi
• 通讯作者: R.Shirakashi