3D프린팅 된 Celluid GM
3Dバイオプリンティングの分野でのバイオインクの開発は重要な要素であり、プリンティングプロセスは生物学的、物理的および機械的要件を満たす必要があります。 生物学的側面では、バイオインクは生体適合性、生分解性、生着力、および生体内活性を持たなければなりません。
(1)高い溶解度と親水性、低い抗原性反応と細胞毒性
(2)天然細胞外基質(ECM)と同様の環境を提供し、高い細胞生存率を維持
(3)生細胞が標的組織と同様の配列で付着し、増殖維持
物理的には、バイオインクの可逆反応によってノズルが詰まらなく、かつ、充分な機械的強度を提供して構造体の製造が可能でなければなりません。 (株)クリセルは3Dバイオプリンティング分野に持続的な研究開発を通じて、ユーザーの利便性を考慮したCelluid bioink seriesを開発し、さらに人工臓器や組織再生、疾患モデルの製作など、様々な研究に適用可能な3Dバイオプリンターの開発を通じて研究の汎用性の拡大を目指して研究開発を行っています。
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Bioink
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3D Bioprinting of Scaffold
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Healthy wound healing proceeds
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Scaffold application supports cell growth and tissue regeneration
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Live & dead images of HDFs (human dermal fibroblast) in Celluid GM for 6 days
(Green: viable cells, Red: dead cells)
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Survival rate (>95%) of HDFs in Celluid GM for 6 days
現在、国内大腸がんの有病率は20~49歳の人口10万人当たり12.9人で世界1位であり、 1)死亡率は全がん種で3番目に高いです。 2)国内大腸がん早期診断確率は62.6%として発見確率が高いですが 2), 高い死亡率によってがん早期診断に合う抗がん治療技術の発展が緊急です。
これに従い、長い期間研究者たちはがん細胞株と動物実験を通じて研究を進行していますが、人体内がんの進行に反映可能な研究成果には限界点があります。 (株)クリセルの大腸がんオルガノイド研究は、この限界点を克服するために、患者由来がん腫瘍組織から抽出したがん幹細胞を用いて大腸がん幹細胞由来オルガノイド分化による非臨床応用と動物実験の代替に適切な患者に合わせた薬物スクリーニング技術を構築しました。
これらの研究成果は、既存のがん治療にかかる費用と時間の節約のメリットとともに、大腸がんに限定されない様々ながんに適用可能な研究遂行の可能性を確認し、さらに前臨床薬物スクリーニングおよび患者にカスタマイズされた薬物反応に対する汎用性拡大を 目標として研究を行いたいと思います。
1) GBD 2019 Colorectal Cancer Collaborators, The Lancet, 2022, 7,1-69
2) 国立がんセンター、データで見るがん動向報告書(2020)
1. 大腸がん由来のがん幹細胞免疫蛍光特性分析
2. 大腸がん由来のがん幹細胞オルガノイド分化免疫蛍光特性分析
3. 大腸がん由来のがん幹細胞オルガノイド分化組織学的特性分析
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概略的な例:治療予測および臨床適用性を向上させるための癌オルガノイドの潜在的な適用。
誘導万能幹細胞(induced Pluripotent Stem Cells)は、自己由来の体細胞を利用して、人体を構成するほぼすべての種類の細胞に分化可能な幹細胞として注目されています。
このような誘導万能幹細胞は自己由来細胞を利用するため、細胞治療剤の開発において最大の限界点である免疫拒絶反応に関する問題点を解決でき、人体内の先天的/後天的遺伝疾患に関する情報を保有している細胞を活用することによって、遺伝性疾患への適用可能性を確認し、薬物評価システム、疾患モデル、細胞移植など様々な研究に活用可能です。
(株)クリセルは誘導万能幹細胞を利用して、生体模倣人工組織及びオルガノイド、人工皮膚モデル、患者カスタマイズ型薬物スクリーニング技術の開発など誘導万能幹細胞を活用した研究範囲拡大のために様々な研究を行っています。
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AP(Alkaline phosphatase) 染色の光学像
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hiPSCs EBの 純度マーカーの免疫蛍光画像
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人体由来の体細胞抽出
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遺伝子導入(Oct4, SOX2, Klf4, c-Myc)
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逆分化誘導
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誘導万能幹細胞培養
細胞分化能力
人体を構成するあらゆる種類の細胞に分化可能
細胞増殖能力
ほぼ無限大に増殖
免疫拒絶反応
自己由来細胞の使用による免疫拒絶反応からの自由
細胞利用範囲
新薬開発、細胞治療剤、人工組織、薬物スクリーニングなど
倫理的問題
自己由来成体組織を使用 研究目的の範囲内で問題なし