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A02-1

より生体に近いオルガノイド創出のための細胞外環境制御技術の開発
Development of Extracellular Environment Control Technology for Creation of Organoids Closer to Living Body

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研究代表者 Research Leader 

永樂 元次 (京都大学 医生物学研究所, 教授)

Mototsugu Eiraku (Professor, Institute for Life and Medical Sciences (LiMe), Kyoto University)

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研究分担者 Research Member 

高橋 淑子 (京都大学大学院 理学研究科, 教授) 

Yoshiko Takahashi (Professor, Graduate School of Science, Kyoto University)

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我々はこれまでに多能性幹細胞(ES/iPS細胞)から大脳オルガノイド,網膜オルガノイドおよび肢芽オルガノイドへの誘導を世界で初めて報告した.オルガノイド技術は臓器形成過程に見られる多細胞体の自発的なパターン形成を試験管内で再現することであり,細胞外環境を生体に近い状態に保つことは極めて重要である.これまでに主にマトリゲルに代表される再構成ECMが使用されてきたが,そのロット差に起因する再現性低下の問題が提起されている.臓器形成過程ではECMはダイナミックにその力学特性や化学特性を変化させていることが知られており,これらを時空間的に制御できるような人工ECMをデザインすることで,既存の研究では不可能であったより生体に近い複雑な組織を再現性高く誘導することができると考えられる.

本研究では,他の研究グループと共同で,オルガノイド形成過程のECMダイナミクス計測を行うと同時に,細胞接着性,力学特性,物質透過性などを自在に制御できる人工ECMのデザイン及び新規オルガノイド培養技術開発を行う.特に,多能性幹細胞からの初期胚様構造,頭蓋組織を有した脳オルガノイド,また同期振動する腸筋肉オルガノイドの誘導を中心に開発を進める.

We have previously reported the means for cerebral, retinal, and limb bud organoids from pluripotent stem cells (ES/iPS cells). Organoid technology enables the recapitulation of organogenetic processes in vitro. However, the application of organoid technology is still limited to a few organs. The ECM is known to undergo dynamic mechanical and chemical changes during organogenesis, and designing an artificial ECM that can control these properties of the ECM in a spatiotemporal manner would allow reproducible induction of more biologically complex tissues than is possible with existing organoid technology.


In this study, we will collaborate with other research groups to visualize ECM dynamics during organoid formation. In addition, by designing artificial ECMs that can control cell adhesion, extracellular mechanical properties, biodegradability, and material permeability, we will develop new and unprecedented organoid technologies. In particular, we will focus on the induction of early embryo-like structures, brain organoids with cranial tissue, and intestinal muscle organoids that oscillate synchronously.

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