Research Abstract

血管網を有する代用組織のin vitroエンジニアリング

In Vitro Engineering of Vascularized Tissue Surrogates

2013年2月19日 Scientific Reports 3 : 1316 doi: 10.1038/srep01316

生体工学で作製された組織のin vitroでの増大は、特に血管網の欠如、拡散という問題があるため、限界があることが知られている。本論文では、細胞シート技術とコラーゲンを基盤とし、マイクロチャネルを備えた潅流型バイオリアクターを用いることによる、三次元組織の細胞生存性を保持するための新しい戦略を報告する。このバイオリアクター内で三層構造の心臓細胞シートを培養した場合、この細胞シート内の内皮細胞は、移動してコラーゲンゲル内に血管を形成し、最終的にマイクロチャネルと接続する。培養液は、マイクロチャネルや新生毛細血管を介して容易に細胞シート内に流入し、一方、心臓の構造物は同期的な拍動を示す。さらに、三層構造の細胞シートを積層させた場合、新しい多層構造物は自然に統合されて、結果として血管網を有する厚い組織になる。これらの結果は、in vitroで血管網を有する代用組織を構築するという我々の方法が、生体工学で作製された組織の厚さの限界を克服することを確認した。この代用組織は、新しいin vitro組織モデルや損傷を受けた臓器の新しい治療になることが期待される。

坂口 勝久1*, 清水 達也2*, 洞口 重人1, 関根 秀一2, 大和雅之2, 梅津 光生1 & 岡野 光夫2

  1. 早稲田大学 創造理工学部 先端生命医科学センター
  2. 東京女子医科大学 先端生命医科学研究所

    *本研究は、坂口 勝久、清水 達也の2研究者が同等に貢献した成果として論文発表しています。

In vitro scaling up of bioengineered tissues is known to be limited by diffusion issues, specifically a lack of vasculature. Here, we report a new strategy for preserving cell viability in three-dimensional tissues using cell sheet technology and a perfusion bioreactor having collagen-based microchannels. When triple-layer cardiac cell sheets are incubated within this bioreactor, endothelial cells in the cell sheets migrate to vascularize in the collagen gel, and finally connect with the microchannels. Medium readily flows into the cell sheets through the microchannels and the newly developed capillaries, while the cardiac construct shows simultaneous beating. When additional triple-layer cell sheets are repeatedly layered, new multi-layer construct spontaneously integrates and the resulting construct becomes a vascularized thick tissue. These results confirmed our method to fabricate in vitro vascularized tissue surrogates that overcomes engineered-tissue thickness limitations. The surrogates promise new therapies for damaged organs as well as new in vitro tissue models.