細胞集積技術による三次元生体組織モデルの構築 (松崎　典弥)

近年、ヒト胚性幹細胞（ES細胞）や人工多能性幹細胞（iPS細胞）を用いた様々な正常および疾患ヒト細胞の安定かつ大量な供給法が盛んに研究されており、医薬品の毒性および薬効評価試験への応用が期待されている。動物とヒトでは薬物代謝経路に差異があるため、実験動物をできるだけ使用せず、正常および疾患のヒト細胞を用いて薬剤の毒性や効果を評価する方針となりつつある。しかし、生体組織は複数種類の細胞が相互作用することで薬剤の代謝から効果発現への多段階プロセスを行っているため、細胞単体の薬剤応答だけで生体組織の薬剤応答を評価（予測）することは困難である。そのため、ヒト組織と同等の薬剤応答を評価できるヒト組織モデルの構築が求められている。
生体組織は、複数種類の細胞と細胞周辺に存在する細胞外マトリックス（ECM）が精密に配置制御された三次元構造である。従って、生体組織に類似の三次元構造と機能を有するヒト組織モデルを構築するためには、細胞やECMの種類を制御して組織化（三次元化）する新規技術の開発が重要となる。最近、我々は、細胞外マトリックス（ECM）成分であるフィブロネクチンとゼラチンのナノ薄膜（FN-G薄膜）を細胞表面へ形成することで、細胞の種類や配置を制御して積層化する細胞積層法を考案した。本手法を用いてヒト血管内皮細胞と平滑筋細胞を積層することで、血管壁に類似の層構造を有するヒト血管モデルの構築が可能であり、血管の収縮や弛緩を調節する一酸化窒素（NO）シグナル分子の産生と伝達をin vivoと同等に評価できることを明らかにしてきた。また、本細胞積層法を改良し、一日で10~20層の積層構造が構築できる細胞集積法を考案し、臍帯静脈血管内皮細胞（HUVEC）のネットワークが緻密かつ広範囲に形成された三次元組織の構築も可能であった。現在、本手法で構築した様々な細胞積層構造体のヒト生体組織モデルとしての応用を検討中であり、動物実験に代わる新しい薬剤評価システムとして期待される。

NEDO技術開発機構　平成18年度産業技術研究助成事業　プレスリリースHP
http://www.nedo.go.jp/news/press/AA5_0134A.html
JST戦略的創造研究推進事業さきがけ「界面の構造と制御」領域HP
http://www.jst.go.jp/kisoken/presto/complete/interface/index.html
JSPS最先端・次世代研究開発支援プログラムHP
http://www.jsps.go.jp/j-jisedai/index.html
最先端・次世代研究開発支援プログラム
「１細胞レベルで３次元構造を制御した革新的ヒト正常・疾患組織モデルの創製」HP
http://www.lserp.osaka-u.ac.jp/jisedai2010/michiya_matsusaki/index.html
内閣府　最先端・次世代研究開発支援プログラムHP
http://www8.cao.go.jp/cstp/sentan/about_jisedai.html



主要論文：
1. H. Hosoya, K. Kadowaki, M. Matsusaki, H. Cabral, H. Nishihara, H. Ijichi, K. Koike, K. Kataoka, K. Miyazono, 　 M. Akashi, M. R. Kano, Biochem. Biophys. Res. Commun. 419, 32 (2012).
2. M. Matsusaki, H. Ajiro, T. Kida, T. Serizawa, M. Akashi, Adv. Mater. 24, 454 (2012).
3. M. Matsusaki, S. Amemori, K. Kadowaki, and M. Akashi, Angew. Chem. Int. Ed. 50, 7557 (2011).
4. A. Nishiguchi, H. Yoshida, M. Matsusaki, and M. Akashi, Adv. Mater. 23, 3506 (2011).
5. M. Matsusaki, K. Kadowaki, Y. Nakahara and M. Akashi, Angew. Chem. Int. Ed. 46, 4689-4692 (2007).
　 Elected as press release and hot paper



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