実験医学:医療・創薬に向けた立体臓器をつくる〜細胞の性質を利用し、工学的に組み上げる
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実験医学 2015年5月号 Vol.33 No.8

医療・創薬に向けた立体臓器をつくる

細胞の性質を利用し、工学的に組み上げる

  • 竹内昌治/企画
  • 定価 2,000円+税
  • 2015年04月発行
  • B5判
  • 135ページ
  • ISBN 978-4-7581-0139-4
  • 販売状況: 注文可能
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ものづくりの最先端を行く工学研究者と,再生医療・創薬など医学研究者のコラボ!分化・誘導した細胞を適切に組み立て,立体臓器として機能させ,移植医療や創薬に応用する,注目の研究を紹介.

《企画者のことば》

生体外で血管付き立体組織を高速かつ高密度に形成する技術は,再生医療や創薬をはじめ幅広い分野で注目されている.特に最近では,モノづくりの最先端をいく工学系の研究者らも参画し,ユニークな組織形成技術が提案されている.本特集では,わが国発の立体組織形成技術を各専門家にご紹介いただくと同時に,その応用可能性,課題などを再生医療や創薬の現場の研究者にも解説いただく.

目次

特集

医療・創薬に向けた
立体臓器をつくる
細胞の性質を利用し、工学的に組み上げる
企画/竹内昌治
概論─ モノづくりとしての立体組織形成【竹内昌治】
生体外で血管付き立体組織を高速かつ高密度に形成する技術は,再生医療や創薬をはじめ幅広い分野で注目されている.特に最近では,モノづくりの最先端をいく工学系の研究者らも参画し,ユニークな組織形成技術が提案されている.本特集では,わが国発の立体組織形成技術を各専門家にご紹介いただくと同時に,その応用可能性,課題などを再生医療や創薬の現場の研究者にも解説いただく.
スフェロイドによる立体組織形成と医療応用について【大嶋利之/中山功一】
スフェロイドとは数万個以上の細胞からなる小さい細胞立体物である.その内部の細胞特性は,フラスコなどで二次元的に培養された細胞と異なるため,これまでの生化学,医学や薬学などの分野で解明できなかった課題を解決できる可能性があると考えられている.また,再生医療・組織工学の分野では,スフェロイドから大型細胞立体物である臓器を作製する技術が開発されており,複雑な細胞立体物作製の成功例が報告されている.スフェロイドをメインワードに,概要や臨床応用への可能性について紹介したい.
細胞ファイバの形成技術と再生組織移植への応用【尾上弘晃/興津 輝】
機械工学や電子工学分野を中心に発展してきた微細加工技術は,単一細胞のスケールとほぼ同じ精度での操作を可能とし,組織工学や医療機器開発にさまざまな形での寄与が期待されている.特に,微細加工技術の1つであるマイクロ流体技術は,極微量の溶液を扱うことを得意し,ウエットな環境を必要とする細胞とは相性が良い.本論では,そのマイクロ流体技術によって作製されるファイバ形状の立体組織 「細胞ファイバ」 を紹介する.Ⅰでは細胞ファイバの形成法および形態・機能について,続いてⅡではその膵β細胞置換療法への応用可能性について述べる.
細胞シート技術の医療応用と最新技術【高橋宏信/清水達也】
細胞シート工学の特長を活かした再生医療技術はすでに一部で臨床応用に至っており,さらにさまざまな組織を再生すべく,新たなテクノロジーが生み出されている.特に急速に発展しているiPS細胞技術とのコラボレーションにより,細胞シート技術の可能性はさらに拡がりを見せている.一方でより幅広いニーズに応えるためには解決すべき課題も残されており,組織のスケールアップは組織再生において最重要課題の1つである.細胞シートは積層することによってさまざまな三次元組織を構築することができる.このユニークな手法により構築される高密度な立体組織に血管網を効率よく導入する技術が確立されれば,再生医療・創薬を加速させるための重要な技術になると期待される.
細胞積層技術による血管・リンパ管付き立体組織形成と創薬応用【松崎典弥/明石 満/下田 浩/宮川 繁/澤 芳樹】
ヒト人工多能性幹細胞 (iPS細胞) の樹立により正常・疾患を問わずさまざまなヒト細胞の使用が可能となった昨今,生体の立体臓器に近い組織体を創製する工学的技術の開発が求められており,世界的な競争となっている.われわれは,細胞積層技術という独自の手法を考案し,創薬・再生医療への応用を研究してきた.Ⅰでは,細胞積層技術の概要と毛細血管・リンパ管網を有する立体組織の構築を紹介する.Ⅱでは,構築した毛細血管・リンパ管網の微小解剖学的な解析について紹介し,Ⅲでは,循環器領域における臨床および創薬への応用の可能性について紹介する.本技術は,立体組織形成を実現するアプローチとしてさらなる研究の発展が期待されている.
ヒトiPS 細胞を用いた複雑臓器の成形加工と移植医療への応用【大﨑達哉/福田淳二/小池博之/武部貴則】
肝臓のような厚みのある臓器・組織の作製が,今後の再生医療の本格化において必要不可欠である.この実現の鍵を握るのは,酸素や栄養素を供給するための高度な血管網構造をどのようにして組織内に組み込むかであろう.Ⅰでは,工学的アプローチに基づき規則配置された血管構造の作製法について,Ⅱでは発生プロセスを模倣した複合組織の誘導法について解説する.さらにこれら工学的手法と発生生物学的手法を融合することで,比較的大きな血管から微小な血管網までを接続した肝組織が作製されつつある.最新の知見を交えて,立体臓器作製の現状を紹介する.
3D バイオプリンティングの国内外の現状と課題【荒井健一/中村真人】
生体組織は,組織ごとに多種の細胞が正確に三次元に配列された組織特有の構造をもち,それによって組織特異的な生理機能を発揮している.このような複雑高度な生体組織を人工的に作製することをめざして,細胞や生体材料を三次元に配列させ積層して構築する3Dバイオプリンティングのアプローチが,国内外のさまざまな研究グループにより取り組まれるようになった.本稿では,特に細胞プリンティングに焦点を絞り,国内外の動向,3Dバイオプリンティングが発展するための今後の課題について記述する.
《フォーラム》“臓器づくり”が拓く産業の新たな可能性
  • 産業応用〜企業の視点から【都築博彦/吉岡康弘】
  • 三次元組織を利用した医薬品アッセイの現状と将来【杉浦慎治/金森敏幸】
  • 立体組織は食肉になれるのか?【森本雄矢】
  • 立体組織はロボット,デバイスのパーツになれるのか?【森島圭祐】

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新しい非相同末端結合タンパク質PAXXの特定【越智 崇】
超高感度・超高速な赤色Ca2+センサー「R-CaMP2」の開発による神経活動の可視化【井上昌俊/尾藤晴彦】
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News & Hot Paper Digest

連載

クローズアップ実験法
次世代シークエンサーによる腸内細菌メタゲノム解析【山田拓司】
教えて!エコ実験RETURNS
ELISA も自作しよう【安田 圭】
DR ~既存薬が新薬に生まれ変わる温故知新のサイエンス!
分子プロファイリングから展開するDR【夏目 徹】
Campus & Conference 探訪記
ロンドンに集う心臓の「形」に魅せられたオタクたち―第15回 London Heart Development Meeting【八代健太】
ラボレポート ―留学編―
虎穴に入らずんば虎児を得ず!~アフリカでのウイルス研究生活 ― Samora Machel School of Veterinary Medicine, The University of Zambia【梶原将大】
Opinion ―研究の現場から
博物館発! 生物多様性情報の無限の可能性【中江雅典/福田知子】

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