成果報告書詳細
管理番号20100000001754
タイトル平成18年度-平成21年度成果報告書 平成18年度第1回採択産業技術研究助成事業 06B44017a テーラーメード型三次元複合組織の生体外構築を可能とする細胞積層化技術の開発 平成21年度最終
公開日2011/1/8
報告書年度2006 - 2009
委託先名国立大学法人大阪大学松崎典弥
プロジェクト番号P00041
部署名研究開発推進部
和文要約これまでの成果より、本細胞積層技術を用いた血管モデル、骨格筋モデル、肝組織モデル、線維組織モデル、心筋モデルの構築に成功し、また、短期間のin vivo埋埴試験による安全性を確認している。また、更なる展開を目的として、ヒト皮膚表皮細胞と皮下線維芽細胞の組み合わせによる皮膚モデルの構築にも取り組み始めている。以上のように、これまではヒト正常細胞を組み合わせた「正常組織モデル」の構築を主眼に研究を進めてきたが、医薬品評価・創薬研究への応用を考えると、「疾患モデル」の構築も大変重要である。そこで、代表的な難治疾患である固形腫瘍モデルの構築に取り組んだ。
固形腫瘍は、周辺の緻密な間質組織により薬剤が癌細胞まで浸透せず、結果として治療が大変困難な腫瘍である。これまで、マウスなどの実験動物にて再現された固形腫瘍をモデルとして研究が試みられてきたが、作製される腫瘍のサイズや組成がバラバラであり、また動物種差の問題で有効なモデルとは言えなかった。腫瘍環境を再現したモデルの構築が可能であれば、薬剤効果・浸透性などの創薬開発において大変重要である。そこで、固形腫瘍組織から単離した間質線維芽細胞や癌細胞を使用し、本細胞積層技術により腫瘍および周辺組織を再現した固形腫瘍組織モデルの構築を検討した。出願の関係上詳細は割愛させて頂くが、正常な線維芽細胞の積層組織と比較して、腫瘍間質線維芽細胞の積層組織は異なる性質を示すことが明らかとなった。また、癌細胞を複合することで全く異なる性質が発現することを見出した。以上より、創薬研究や医薬品評価において重要となる腫瘍モデルへの展開が可能であることが示された。
また、これまで作製してきた血管モデルは静置条件下で培養して評価を行うことを対象としてきたが、実際の血管には血流が存在し、血流により発生した剪断応力が血管の機能に重要な役割を果たしていることが知られている。そのため、より生体血管に近いモデルを作製する目的で、血管の積層構造を有する血管網ゲルの調製を検討した。生分解性ゲルに直径数百μmの一軸流路構造を作製し、その内壁へヒト血管平滑筋細胞と血管内皮細胞からなる積層構造を形成した。電子顕微鏡観察や蛍光免疫染色の結果より、血管の積層構造の形成が確認され、内皮細胞がタイトジャンクションを形成していることが明らかとなった。また、三次元血管網が高いバリア機能を有していることや血液適合性を有していることが確認された。
英文要約We have succeded the development of blood vessel, skeletal muscle, hepatic tissue, fibrous tissue, and cardiac muscle models by our cellular layer-by-layer (LbL) assembly technique. Moreover, high safety, stability and adhesion of the layered tissues were confirmed by in vivo implantation experiments. Recently, human skin models were studying by cellular LbL method for further application. In this project, we have focused on the development of normal tissue models, but disease tissue models would be also important for pharmaceutical researches. Accordingly, the preparation of tumor tissue models as a disease tissue model was started in this year.
The permeability of a solid tumor is too low due to the high dense fibrous tissues surrounding the tumors. In general, although experimental animals possessing solid tumors have been used for the researches, the size, component, and quality of the tumors are not homogeneous and stable. Furthermore, different properties between human and animal are also significant issue. The human tumor models possessing a reconstructed tumor environment will be useful for pharmaceutical and permeability assays. We prepared the layered tumor model structures using mouse tumor cells and stroma fibroblast cells by our cellular LbL technique. This tumor models revelaed significant different permeability as compared to stroma cell tissue models. These preliminary results suggested that fabricated layered tissues have a possibility for pharmaceutical assay as a tumor model.
The blood vessel model we established have been cultured for static culture condition, but in vivo blood vessel is existed under blood flow environment. Accordingly, we recently prepared blood capillary hydrogel system to reconstruct actual blood vessel condition. The layered blood vessel structure consisting of human smooth muscle cells and endothelial cells was fabricated inside submicron uniaxial pores of biodegradable hydrogels, and the blood capillary had a high barrier effect under flow condition. This blood capillary hydrogel system will be useful to evaluate blood capillary functions for biomedical field.
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