【研究】立命館大学大学院情報交換スレ【研究】

547：名無しの立命生：2009/02/21(土) 12:46:45 ID:VDaHYX6A0: 階層化細胞組織を立体形成
再生医療などに応用期待
http://tech.braina.com/2009/0210/bio_20090210_001____.html

　　異なる細胞同士を自由に設計して、３次元構造を構築できるようになるかもしれない。東京大学生産技術研究所の竹内昌治・準教授、大学院生（修士２年）の森本雄矢さん、津田行子・特任助教は、異なる種類の細胞を階層的に配置した均一直径のビーズを作製し、それを３次元の鋳型に入れて、培養することで生きたまま立体構造を形成することに成功した。

　　この技術を応用すれば、生体内と似た環境を作ることができるため、薬物動態検査や再生医療、細胞移植などに応用できるものと期待される。また、機械工学と生物学が融合することで新たな学問領域の創製につながるものと期待される。イタリア・ソレントで開催されたＭＥＭＳ（微小電気機械システム）国際会議２００９で発表された。

　　生体内の組織は、例えば、腎臓や肝臓といった臓器のように様々な種類の細胞が３次元的に配置され、代謝機能を発現している。そうした構造を人工的に作ることができれば、動物実験を行わなくても薬物に対する反応などを正確に調べることができるようになる。また、ｉＰＳ細胞などから分化した各組織細胞なども、臓器として機能する「かたち」を作れるようになれば、高度な再生医療が実現できるようになる。

　　しかし、異なる種類の細胞を一緒に培養しても、それぞれが塊を作るだけで、３次元的に積層された立体構造はできない。また、特殊な化学物質で細胞表面を修飾し、それらの化学結合を利用して異種細胞同士を密着させていくことで一体化することはできるが、あらかじめ細胞を化学処理する必要があり、非常に効率が悪いだけでなく、細胞本来の機能を損なう恐れがある。

　　そこで研究グループは、通常、細胞間に存在し、密着に深く関わっているコラーゲンを用いて異種細胞を一体化する方法を考案した。研究グループが開発した微小流路（ＡＦＦＤ）を用いて、コラーゲンを均一な球体として分離し、それを３７度Ｃで４５分間保つとビーズができる。

　　今回、直径１００μｍのマイクロビーズを作製し、その内部に細胞Ａを生きたまま内包することに成功した。さらに、それら細胞が入ったビーズに、内包した細胞とは異なる細胞Ｂを培養することで、細胞Ｂをビーズ外周に接着させた。その後、培養を続けることで細胞Ｂが中心付近へ移動・増殖することで細胞Ａと接着することがわかった。その結果、内側に細胞Ａ、外周に細胞Ｂと階層化されたビーズが構築できることがわかった。

　　実験ではヒト肝臓由来の培養細胞を内側、マウス繊維芽細胞を外側に配置した細胞ビーズを作製した。この時、肝臓細胞だけで培養した場合に比べ、アルブミンの分泌能力は約４倍に向上した。竹内準教授は「繊維芽細胞からのシグナルを受けて、生体内と同じように活性化しているのではないか」という。

　　さらに研究グループでは、細胞ビーズを身長５ｃｍ・厚さ１.２５ｍｍの人型容器に入れ、培養を続けることでビーズ表面の細胞同士が接着し、一体化することに成功した。鋳型に入れてから２４時間後に取り出すと、細胞が生きたままの状態で、人型を維持できていた。通常、１ｍｍ以上の容器で細胞を培養しただけでは、内部まで養分が行き届かないため、死滅してしまうことが多い。この方法では、ビーズ内部に栄養が蓄えられていることやビーズ同士の隙間から養分が内部まで浸透するため、これまで難しかった立体構造が形成できるようになった。

　　しかし、細胞が増殖を続けていくと、いずれは細胞で埋め尽くされて、養分が届かなくなり、死滅してしまう。竹内準教授によると、コラーゲンの塊は、大きさ、形、長さを自在に設計できるという。例えば直径１００μｍ、長さ数ｃｍのコラーゲン塊を作り、内部に血管内皮細胞、周りに血管外皮細胞を構築し、細胞の立体構造内部に血管を通すことも夢ではないだろう。

　　今回の成果は、様々な応用に展開できるだけでなく、細胞組織を機械工学的に設計し構築するという新たな学問領域を切りひらくものだ

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