井嶋 博之 (IJIMA, Hiroyuki)

所属

九州大学大学院工学研究院化学工学部門 准教授

連絡先

• E-mail：ijimachem-eng.kyushu-u.ac.jp
• 〒819-0395 福岡市西区元岡744番地
• 092-802-2758
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所属学会名

化学工学会、日本生物工学会、日本再生医療学会、日本バイオマテリアル学会、日本人工臓器学会、日本動物細胞工学会、日本動物実験代替法学会、バイオインダストリー協会

研究分野

バイオ

研究キーワード

動物細胞の形態制御、細胞組織体、オルガノイド、再生医療、肝細胞、腎細胞、バイオリアクター、細胞機能評価、機能性培養基材、共培養、ＲＧＤ、増殖因子

研究概要

1. 機能性動物細胞培養担体の開発
   概要：壁付着性動物細胞の付着，増殖および組織体形成は培養担体の表面特性に大きく影響を受ける。また，材料の滅菌性，透光性および機械的強度は実用化可能性を大きく左右する。本研究では，機能性生体分子を固定化した培養基材開発に焦点をあて、細胞組織体形成とその高機能発現に要求される担体の表面特性について検討している。また，生体適合性が優れたバイオセラミックス，特に，骨置換材となり得るヒドロキシアパタイトに注目し，壁付着性動物細胞培養担体としての可能性について検討している。
2. 細胞機能評価装置の開発
   概要：生体由来の機能性動物細胞は生体外での培養系においてその特異機能を速やかに喪失もしくは低下する場合が多く，各種実用化プロセスの構築の大きな障壁となっている。特に肝細胞は生体内の代謝の中心臓器であり，有効な生体外培養系構築が切望されている。本研究では，この原因を培養中の細胞周囲環境にあると考え，培養担体と培養培地を開発した。培養基材表面を高密度の細胞接着性ペプチド（RGD）で被覆することにより細胞の過伸展を抑制した機能性の単層オルガノイド（二次元細胞組織体）の形成と肝特異的分化機能の高発現を示した。さらに，最適化培地の開発により３週間の培養期間中，生体肝臓と同等以上の肝機能を安定に維持できる培養系構築に成功した。現在，本培養系を用いた薬物代謝評価装置などの細胞機能評価装置開発を展開している。
3. ハイブリッド型血液浄化システムの開発
   概要：生体内の恒常性維持は生命活動を行う上で欠くことができず，肝細胞による代謝解毒と腎細胞による排泄・再吸収システムを人工的に構築することは極めて重要である。本研究では，先の肝細胞とRGDとの組み合わせに加えて，腎尿細管細胞を用いた検討も進めている。その結果，細胞接着性ペプチド（RGD）を高密度で固定化した基材を用いることで近位尿細管細胞でも過伸展を抑制した安定な単層オルガノイド形成とそれに伴う薬物能動輸送活性の向上を見出した。そこで，ホローファイバー型の肝細胞モジュールと腎細胞モジュールを作製し，独自に開発したラット用血液体外循環回路に組み込むことで解熱鎮痛剤として知られるアセトアミノフェンによる薬物誘導肝不全ラットに適用し，ハイブリッド型血液浄化システムとしての治療効果における予備的知見を得た。
4. 再生医工学に基づく完全置換型人工肝臓の開発
   概要：重篤な臓器疾患や機能不全，さらには欠損した組織の再生技術として再生医工学が期待されている。まず、既往の研究を参考に、bFGF徐放性PLAスカッフォルドを開発し，初代ラット肝細胞を固定化して部分肝切除ラット腹腔内に移植した。これによりスカッフォルド内への血管新生は2倍に増加し，その結果，生存している移植肝細胞数は20倍に増加した。さらに，これら肝細胞はグリコーゲン蓄積能を発現し，肝細胞としての機能性を保持していることを実証した。一方、肝臓は肝機能の機能の担い手である肝細胞とそれ以外の肝非実質細胞から構成されている。本研究では、肝細胞と肝非実質細胞もしくは血管内皮細胞との共培養系を構築することで生体外における肝特異的機能の安定発現に成功している。これらの知見をもとに、高次細胞組織体構築による完全置換型人工肝臓開発のための基礎的研究を進めている。
5. ES細胞由来機能性細胞の高密度大量生産プロセスの開発
   概要：再生医療や人工臓器の研究・開発において安全な機能性動物細胞の大量取得は極めて重要である。しかしながら，機能性の初代細胞はドナーの問題から入手可能量が極めて限られている。近年，胚性幹細胞（ES細胞）がその分化全能性から各種機能性臓器細胞の供給源として注目されている。そこで本研究では，マウスＥＳ細胞をモデル細胞として選択し、ＥＳ細胞の高密度大量培養のための機能性培養基材開発を試みている。さらに、それらES細胞を原料として特定の機能性細胞への分化誘導に関する基礎的研究にも着手している。

照会先（HP URL）

http://hyoka.ofc.kyushu-u.ac.jp/search/details/K001360/index.html

紹介記事

論文リスト

1. H. Ijima, S. Kuroda, K. Kawakami, Degoxin transport by renal proximal tubule cells is enhanced on adhesive synthetic RGD peptide, Int. J. Artif. Organs, 30 (1), 25-33, (2007).
2. H. Ijima, S. Murakami, T. Matsuo, T. Takei, T. Ono, K. Kawakami, Enhancement of liver specific functions of primary rat hepatocytes co-cultured with bone marrow cells on tissue culture treated polystyrene surfaces, J. Artif. Organs, 8 (2), 104-109, (2005).
3. H. Ijima, K. Kawakami, Promote a monolayer formation and highly express the ammonia metabolism of primary rat hepatocyte on a RGD-containing peptide coated polystyrene dish, J. Biosci. Bioeng., 100 (1), 62-66, (2005).
4. H. Ijima, M. Nakashima, S. Furuta, T. Ono, K. Kawakami, Hydrothermal synthesis of porous hydroxyapatite plates from gypsum: Use as an animal cell culture substratum, J. Chem. Eng. Jpn., 37 (4), 531-535, (2004).
5. S. Murakami, H. Ijima, T. Ono, K. Kawakami, Development of co-culture system of hepatocytes with bone marrow cells for expression and maintenance of hepatic functions, Int. J. Artif. Organs, 27 (2), 118-126, (2004).
6. H. Ijima, Y. Wang, R. Langer, Spheroid formation and expression of liver specific function of primary rat hepatocytes co-cultured with bone marrow cells, Biochem. Eng. J., 20 (2-3), 223-228, (2004).
7. H. Ijima, T. Ohchi, T. Ono, K. Kawakami, Hydroxyapatite for use as an animal cell culture substratum obtained by an alternate soaking process, Biochem. Eng. J., 20 (2-3), 155-161, (2004).
8. R. Sakiyama, K. Nakazawa, H. Ijima, H. Mizumoto, T. Kajiwara, M. Ito, H. Ishibashi, K. Funatsu,Recovery of rats with fulminant hepatic failure by using a hybrid artificial liver support system with polyurethane foam/rat hepatocyte spheroid, Int. J. Artif. Organs, 25 (12), 1144-1152, (2002).
9. K. Nakazawa, H. Ijima, J. Fukuda, R. Sakiyama, Y. Yamashita, M. Shimada, K. Shirabe, E. Tsujita, K. Sugimachi, K. Funatsu, Development of a hybrid artificial liver using polyurethane foam/hepatocyte spheroid culture in a preclinical pig experiment, Int. J. Artif. Organs, 25 (1), 51-60, (2002).
10. H. Ijima, A. Noguchi, T. Katsuno, T. Ono, K. Nakazawa, K. Funatsu, K. Kawakami, Evaluating the performance of a hybrid artificial liver support system with a recoverable hepatic failure rat model, Ann. N.Y. Acad. Sci., 944, 344-349, (2001).
11. H. Ijima, K. Nakazawa, S. Koyama, M. Kaneko, T. Matsushita, T. Gion, K. Shirabe, M. Shimada, K. Takenaka, K. Sugimachi and K. Funatsu, Conditions required for a hybrid artificial liver support system using PUF/hepatocyte-spheroid packed-bed module and it's use in dogs with liver failure, Int. J. Artif. Organs, 23 (7), 446-453, (2000).
12. H. Ijima, K. Nakazawa, S. Koyama, M. Kaneko, T. Matsushita, T. Gion, K. Shirabe, M. Shimada, K. Takenaka, K. Sugimachi, K. Funatsu, Development of a hybrid artificial liver using a polyurethane foam/hepatocyte-spheroid packed-bed module, Int. J. Artif. Organs, 23 (6), 389-397, (2000).
13. H. Ijima, K. Nakazawa, H. Mizumoto, T. Matsushita and K. Funatsu, Formation of a spherical multicellular aggregate (spheroid) of animal cells in the pores of polyurethane foam as a cell culture substratum and its application to a hybrid artificial liver, J. Biomater. Sci. Polym. Ed., 9, 765-778, (1998).
14. H. Ijima, T. Matsushita, K. Nakazawa, Y. Fujii and K. Funatsu,Hepatocyte spheroids in polyurethane foams: Functional analysis and application for a hybrid artificial liver, Tissue Eng., 4 (2), 213-226, (1998).

その他