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

基本信息

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

项目摘要

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。

在这项研究中，我们的目标是利用申请人开发的易于灌注的管状人工组织模型，构建世界上第一个共生肠道细菌的人工肠道模型。首先，利用血管生成过程中细胞的凝胶挖掘，创建了人工难以制造的三维肠隐窝结构。此后，将肠组织、淋巴组织和血管组织在多个管中共培养以形成肠模型。通过将肠道细菌移植到这个世界上第一个装置中，将创造出与活体环境相同的人造肠道，目的是使肠道能够复制患病状态，并用它来阐明病理状况并开发治疗方法。药物是。 2022年，即研究计划的第一年，我们形成了具有隐窝状凹凸内壁的胶原管，并构建了肠上皮组织。关于凹凸形状的构建，我们首先确认了使用血管生成的方法进行凝胶的挖掘，结果表明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。然而，由于形状的不均匀性和难以控制，我们认为很难构造出所需宽度的不规则形状，因此我们设计了一种新方法，利用溶胶溶液中气泡的产生，通过电解。具体地，在构建胶原蛋白管的过程中，从电极向凝胶化前的溶胶状态的胶原蛋白溶液施加电压以产生气泡，并且在凝胶化后立即构建凹凸形状。气泡的大小由施加的电压和电极的亲水性控制，我们成功地形成了不均匀的形状，其尺寸与体内的隐窝结构相当。此外，使用人结肠癌来源细胞（Caco-2）的实验证实了在不平坦的内壁上构建了肠样组织，并且通过免疫细胞染色也证实了细胞之间紧密连接的表达。

项目成果

期刊论文数量（4）

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 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

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
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

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

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

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
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

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Shuma Tanaka;Shun Itai;Hiroaki Onoe
通讯作者：
Hiroaki Onoe

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板井駿其他文献

分子溶液プロセスによる２次元材料の自発的な屈曲現象～極薄膜による“折り紙“を目指して～

利用分子溶液法实现二维材料的自发弯曲现象～以超薄膜“折纸”为目标～

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
福井暁人;松山圭吾;尾上弘晃;板井駿;石倉恵子;池野豪一;長田貴弘;土方優;Jenny Pirillo;竹井邦晴;吉村武;藤村紀文;桐谷乃輔;松山圭吾，藤村紀文，桐谷乃輔;中本竜弥，藤村紀文，桐谷乃輔;四谷祥太郎，吉村武，藤村紀文，桐谷乃輔
通讯作者：
四谷祥太郎，吉村武，藤村紀文，桐谷乃輔