細胞加工ゲルチューブを用いた腸・血管・リンパ共培養による腸内細菌共生人工腸の構築

使用细胞处理的凝胶管共培养肠道、血管和淋巴液，构建具有共生肠道细菌的人工肠道

• 批准号: 22KJ0213
• 负责人: 板井 駿
• 金额: $ 2.83万
• 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: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0213/
• 关键词: 人工腸モデル; 陰窩構造; 血管新生; 気泡形成

本研究では、申請者が開発した容易に灌流可能なチューブ状人工組織モデルを利用し、世界に先駆けた腸内細菌共生人工腸モデルの構築を目指している。まず、血管新生時の細胞によるゲルの掘削を利用することで、人工的には作製が難しかった3次元の腸の陰窩構造を形成する。その後、多重チューブ内に腸組織とリンパ組織・血管組織の共培養を行い腸モデルを形成する。この世界初のデバイスに腸内細菌を移植することにより、生体と同環境の人工腸が作製され、疾患状態の腸の再現とそれを用いた病態解明・治療薬開発を可能とすることを目指している。2022年度は、研究計画1年目にあたる陰窩様凹凸内壁を持ったコラーゲンチューブの形成および腸上皮組織の構築を行った。凹凸形状の構築に関しては、まず血管新生を利用した手法によりゲルの掘削が確認され、培養日数や血管内皮増殖因子（VEGF）の濃度によりその深さを制御可能であることが示された。しかし、その形状の不均一性や制御の難しさから、所望の幅の凹凸の構築は容易ではないと考え、新たに電気分解によるゾル溶液内への気泡生成を利用した手法を考案した。具体的には、コラーゲンチューブの構築過程で、ゲル化する前のゾル状態のコラーゲン溶液に電極から電圧を印加することにより気泡を生成し、直後にゲル化させることで凹凸形状を構築する。気泡のサイズは印加電圧や電極の親水性によって制御され、生体内の陰窩構造と同程度の寸法の凹凸形状を形成することに成功した。さらにヒト結腸癌由来細胞（Caco-2）を用いた実験により、凹凸内壁上に腸様組織の構築が確認され、細胞間にタイトジャンクションが発現していることも免疫細胞染色により確認された。

这项研究旨在使用申请人开发的易于灌注的管状组织模型来建立肠道细菌共生的世界领先的人工肠道共生模型。首先，通过在血管生成过程中利用使用细胞的凝胶发掘，我们形成了三维肠道隐窝结构，很难人为地产生。之后，将肠道组织，淋巴组织和血管组织共培养在多管中形成肠模型。通过将肠道细菌移植到这个世界上的第一个装置中，即与活体同一环境中的人造肠，旨在再现疾病状态的肠道，并阐明病理状况并使用它们开发治疗药物。在2022年，研究项目的第一年是形成具有隐窝样凹形和凸内壁的胶原管，并构建肠上皮组织。关于形状不均匀的构造，首先使用新血管形成的血管生成首先证实了凝胶发掘，并证明其深度可以通过培养天数和血管内皮生长因子（VEGF）的浓度来控制。但是，由于形状和控制难度的不均匀性，因此认为构造所需宽度的不平整性并不容易，并且设计了一种新方法，该方法使用气泡形成在电气中，将气泡形成到SOL溶液中。具体而言，在胶原管的构造过程中，在凝胶之前将电极从电极到SOL胶原蛋白溶液施加，从而产生气泡，并在凝胶后立即产生气泡，从而形成凹形凸形形状。气泡的尺寸受电极的施加电压和亲水性的控制，并成功地创建了凹形 - 凸形形状，其尺寸与人体中的隐窝结构相似。此外，使用人类结肠癌衍生的细胞（CACO-2）的实验证实，肠道组织是在不平坦的内壁上构建的，并且还证实，通过免疫细胞染色在细胞之间表达了紧密的连接。

项目成果

A THREE-DIMENSIONAL ARTIFICIAL INTESTINAL TUBE WITH A CRYPT-LIKE INNER SURFACE FORMED BY ELECTROLYTIC MICROBUBBLES

具有电解微泡形成的类地穴内表面的三维人工肠管

• 发表时间: 2022
• 作者: Shuma Tanaka;Shun Itai;Hiroaki Onoe
• 通讯作者: Hiroaki Onoe

管腔構造体，及び管腔構造体の製造方法

管腔结构及其制造方法

• 发表时间: 2022

陰窩様凹凸形状内壁を有する人工腸チューブ

内壁呈隐窝状凹凸不平的人工肠管

• 发表时间: 2022
• 作者: 田中秀磨;板井駿;尾上弘晃
• 通讯作者: 尾上弘晃

A THREE-DIMENSIONAL ARTIFICIAL INTESTINAL TUBE WITH A CRYPT-LIKE INNER SURFACE

具有类似地穴内表面的三维人工肠管

• 发表时间: 2022
• 作者: Shuma Tanaka;Shun Itai;Hiroaki Onoe
• 通讯作者: Hiroaki Onoe