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再生医療・創薬のための3次元細胞培養技術    
Novel Technology for Three Dimensional Culture of Stem Cells toward Regenerative Medicine and Drug Screening
[コードNo.2018T077]

※ 本書籍はご試読頂けません ※

■監修/ 紀ノ岡正博
■体裁/ B5判 203ページ
■発行/ 2018年4月27日 (株)シーエムシー出版
■定価/ 75,600円(税・送料込価格)
■ISBNコード/ 978-4-7813-1330-6

 
★ 再生医療・創薬分野は新たなステージへ! 生体類似の3次元に細胞培養した組織モデルの構築技術を徹底解説!
★ 組織再生、病理解明、新薬開発などへの活用が期待される3次元細胞培養技術!
★ 立体的組織・臓器を調製するための3次元細胞培養技術から、周辺材料、装置・システム構築、その応用展開までを網羅した一冊!

キーワード

再生医療 / 組織工学 / 創薬スクリーニング / バイオアッセイ / 立体臓器 / 3次元細胞培養 / トップダウン方式 / ボトムアップ方式 / 3Dスキャフォールド / 細胞間接着 / 細胞凝集塊 / 積層化細胞シート / マイクロ流体デバイス / 臓器チップ / 大量調製 / システム化 / バイオ3Dプリンター


刊行にあたって

細胞培養は、再生医療や創薬探索における基盤技術であり、近年は、生体外で生体類似の3次元に細胞培養した組織モデルの必要性が高まっています。
1975年に、Greenらにより重層化表皮が開発され、細胞培養から組織培養への一歩を踏み出し、1980年代後半からは、立体的足場を利用した組織を再構築する技術、いわゆる“組織工学”が展開し、3つの基盤要素(細胞・足場・成長因子)に対する調和環境の実現を目指しておりました。現在では、培養、材料や精密加工などの技術の新展開により、現実味のある立体的組織・臓器の設計へと新たなステージに進みつつあります。特に、これらの技術により、細胞を生体内の組織と同様の組織として扱うことができるようになり、培養した細胞集団を足場ごと生体内に移植することも可能になってきました。また、培養した細胞集団は生体内の組織と同じような機能を占めると考えられ、疾病モデルとしてメカニズム解明のための基礎研究や薬剤試験・評価に用いることが期待されています。
そこで、本書では、再生医療、創薬スクリーニングに資する立体的組織・臓器の調製技術ならびにその活用について、「3次元細胞培養技術」、「周辺材料」、「装置・システム構築」、「応用展開」に分け、基礎から応用まで広く紹介し、「立体的生体構造物を創る技術」の指南書として、ご活用いただければと願っております。

大阪大学 大学院工学研究科
紀ノ岡正博

著者一覧

紀ノ岡正博大阪大学
清水達也東京女子医科大学
菊地鉄太郎東京女子医科大学
古川克子東京大学
赤木隆美大阪大学
明石満大阪大学
角昭一郎京都大学
根岸みどり武蔵野大学
森本雄矢東京大学
竹内昌治東京大学
佐藤記一群馬大学
酒井康行東京大学
厖媛清華大学
ステファニー・ウタミ・ストコ(株)日立製作所
新野俊樹東京大学
今泉幸文クアーズテック(株)
金木達朗日産化学工業(株)
堀川雅人日産化学工業(株)
櫻井敏彦鳥取大学
山本雅哉東北大学
植村壽公大阪大学;(株)ジェイテックコーポレーション
秋枝静香(株)サイフューズ
谷口英樹横浜市立大学
阿久津英憲(国研)国立成育医療研究センター研究所
川崎友之(国研)国立成育医療研究センター研究所
土屋勝則大日本印刷(株)
吉村知紗横浜国立大学
景山達斗(地独)神奈川県立産業技術総合研究所(KISTEC);横浜国立大学
福田淳二横浜国立大学;(地独)神奈川県立産業技術総合研究所(KISTEC)
塩田良(株)パーキンエルマージャパン
松崎典弥大阪大学
高木大輔(株)リコー
瀬尾学(株)リコー
宮川繁大阪大学
澤芳樹大阪大学
中野洋文東京工業大学

目 次

【第T編 3次元細胞培養技術】
第1章総論:立体的な組織をつくることとその活用
1はじめに
2立体培養の要とその支援技術
3創薬スクリーニングへの展開技術
4おわりに
第2章細胞シート工学を基盤とした立体臓器製造技術
1はじめに
2細胞シート
3温度応答性培養皿
4細胞シートの積層化
5細胞シートマニピュレーションデバイスと自動積層化装置
6積層化細胞シートの成熟化
7より複雑な3次元組織の作製
8積層限界と血管網の導入
9おわりに
第3章スキャフォールドフリーモデルの3次元構築法
1はじめに
2再生軟骨のニーズ
3再生軟骨の解決すべき課題
4スキャフォールドフリーモデルの構築
5おわりに
第4章スフェロイド培養における3次元細胞積層化
1はじめに
2三次元細胞積層化技術
3細胞スフェロイド化技術
4肝スフェロイドモデル
5膵スフェロイドモデル
6おわりに
第5章膵島など細胞集塊の作製技術
1はじめに
2細胞集塊の必要性について
3細胞集塊の一般的な問題点
4細胞集塊の作製法
5新しい細胞集塊作製用器材
6おわりに
第6章細胞ファイバ技術を応用した3次元組織構築
1はじめに
2細胞ファイバの構築法と機能評価
2.1コアシェル型細胞ファイバの作製法
2.2コアシェル型細胞ファイバの機能評価
2.3マイクロスタンプを用いた細胞ファイバの構築
3細胞ファイバの移植組織としての利用と創薬モデルへの応用
3.1移植組織としての神経ファイバ
3.2移植組織としてのラット膵島細胞ファイバ
3.3創薬モデルへの応用
4おわりに
第7章マイクロ流体デバイスを用いた細胞培養とマイクロ臓器モデル
1はじめに
1.1マイクロ流体デバイス
1.2細胞実験のためのマイクロ流体デバイス
2マイクロ流体デバイスを用いた細胞培養
3薬物動態の解析のためのマイクロ臓器モデルの開発
4消化、吸収、代謝を考慮に入れたバイオアッセイチップ
4.1胃・十二指腸モデル
4.2腸管吸収モデル
4.3肝臓モデル
4.4消化吸収代謝の複合モデル
5腎排泄マイクロモデル
6おわりに
第8章階層的流路ネットワークを配備した組織再構築用担体
1はじめに
2トップダウンとボトムアップの両アプローチの融合―マクロ流路ネットワークと組織モジュール充填法の利用―
2.1対象スケールに応じたコンセプトの融合
2.2担体デザインと製作
3新担体を用いた細胞凝集体の充填灌流培養
4新たな組織モジュール充填法用のマイクロ担体の作成―物質交換性と力学特性の両立―
5おわりに
【第U編 周辺材料】
第1章3次元細胞培養担体CERAHIVE®
1はじめに
2生体内近似環境について
3均一で大量の細胞塊形成について
4細胞塊の回収方法について
5CERAHIVE®の種類
6最後に
第2章接着細胞用浮遊培養基材・FCeM®Cellhesion®を用いた新しい3次元培養
13次元培養について
2FCeM®シリーズの開発
3FCeM® Cellhesionと足場依存性
4FCeM® Cellhesionを用いた簡便な3D培養法
5FCeM® Cellhesionを用いたヒト由来細胞の培養
6おわりに
第3章プロテオグリカン-アテロコラーゲン複合化による3次元培養基材の作製と細胞機能評価
1はじめに
2細胞外マトリックスの抽出
3PG-AC複合化による3次元培養基材の作製
4PG-AC複合化3次元培養基材を用いた細胞機能評価
4.1高密度化した水和ゲルの細胞機能評価
4.2高密度化したキセロゲルの細胞機能評価
5まとめ
第4章高機能ゲルを用いた3次元足場材料
1はじめに
2再生医療・創薬のための3次元足場材料
3ハイドロゲルとは
4ハイドロゲルの機能化
4.1ハイドロゲルの加工
4.2球状のハイドロゲル
4.3リソグラフィーを用いた微細加工
4.43Dプリンターを利用した加工
4.5力学的性質の制御
5生理活性物質を用いたハイドロゲルの機能化
5.1タンパク質との相互作用と細胞接着性
5.2生理活性物質の配向固定化
5.3生理活性物質の徐放化
6高機能ゲルを用いた3次元足場材料
6.1細胞集合体形成のためのハイドロゲル微粒子
6.2創薬研究のプラットフォームとしてのOrgans-on-a Chip
6.3擬似3次元培養としてのサンドイッチ培養
6.4オルガノイド
7おわりに
【第V編 装置・システム構築】
第1章再生医療・創薬を目指した自動3次元培養装置を用いたシステム化
1はじめに
2再生医療に向けた開発
2.1CELL FLOAT®
2.2回転制御システム
2.3培養液交換機構
2.4臨床用大型軟骨組織を構築するための再生医療向け3次元細胞培養システムの開発
3創薬に向けた開発
3.1CELL FLOAT®による多数組織の構築技術
3.2手培養によるスクリーニングプロセス
3.3ピックアッププロセス
3.4粉砕プロセス
3.5自動スクリーニング装置と手培養との比較
4結語
第2章バイオ3Dプリンタ「レジェノバ」を用いた三次元組織構築
1はじめに
2三次元組織の構築
3バイオ3Dプリンタ
4「KENZAN方式」バイオ3Dプリンタ
5バイオ3Dプリンタを用いた臨床開発事例
5.1細胞製人工血管の開発
5.2細胞製神経導管(Bio 3D Conduit)の開発
6今後の展開
7おわりに
【第W編 応用展開】
第1章iPS細胞を用いたヒト肝臓オルガノイドの創出技術
1はじめに
2器官発生プロセスの再現によるヒト立体臓器の創出
3ヒト臓器創出技術の創薬プロセスへの応用
4おわりに
第2章ES/iPS細胞を用いたミニ小腸の作製
1はじめに
2ミニ小腸作製の細胞ソース:多能性幹細胞特性について
3幹細胞から多細胞組織構造体を作製する
4小腸の組織構造と機能
5腸管オルガノイドの創生と特性
6ミニ小腸の創生
7高機能化オルガノイドのデバイス装置融合の可能性
8おわりに
第3章毛髪再生医療のための毛包原基の大量調製技術
1はじめに
2脱毛症治療のための毛髪再生医療
3細胞選別現象を用いた自発的な毛包原基の形成
4毛包原基の大量調製のための毛髪再生チップ
5成体細胞を用いた毛髪再生
6今後の展望
第4章3次元培養細胞イメージングによる毒性試験の展望
1はじめに
23次元培養細胞モデルの有用性
33次元培養細胞におけるイメージングの役割とその手法
3.1共焦点方式
3.22光子方式
3.3光シート方式
3.4光干渉断層撮影(Optical Coherence Tomography: OCT)
43次元画像解析ソフトウェア
53次元スタック画像を使った解析の実際
5.12次元での解析
5.22.5次元の解析
5.33次元の解析
6まとめ
第5章三次元生体組織モデルの構築および薬剤効果測定・毒性評価への応用
1三次元生体組織モデルの重要性
2組織構築の2つのアプローチ
2.1細胞積層法
2.2細胞集積法
3心筋細胞へ適用可能な細胞コート法(濾過LbL法)の開発
4同期拍動する三次元ヒトiPSC-CM組織体の構築
5毛細血管様ネットワークを有する三次元ヒトiPSC-CM組織体の構築と毒性評価への応用
6おわりに
第6章難治性癌・癌幹細胞の3次元スフェアー培養による薬剤探索
1はじめに
2ヒト癌遺伝子と癌細胞の足場非依存性増殖
3癌幹細胞(Cancer Stem Cell)のスフェロイド培養
4癌幹細胞の3次元培養法
5癌幹細胞のスフェロイド増殖:高速解析法
6「PrimeSurface」96Uで増殖するスフェロイドの形態
6.1ヒト大腸癌細胞株HCT116
6.2ヒト膵臓癌細胞MiaPaCa2
6.3マウス由来の癌化細胞
7NRSF:mSin3 相互作用を標的にした化合物ライブラリー
8髄芽腫DAOYのスフェアー増殖を抑制する化合物の探索
9まとめ



※ 本書籍はご試読頂けません ※

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