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» 2020年04月15日 15時00分 公開

医療技術ニュース:まばたきも再現した、ヒト角膜モデルを開発

京都大学は、微細加工技術を基にして、ヒトの角膜構造を細胞培養系で再現するデバイス「角膜・オン・チップ」を開発した。血管網や組織、まばたき時の涙の動きも再現できるヒト角膜モデルだ。

[MONOist]

 京都大学は2020年3月31日、微細加工技術を基にして、ヒトの角膜構造を細胞培養系で再現するデバイス「角膜・オン・チップ」を開発したと発表した。血管網や組織、まばたき時の涙の動きも再現できるヒト角膜モデルとなる。同大学 物質−細胞統合システム拠点(iCeMS=アイセムス) 准教授の亀井謙一郎氏らの研究成果だ。

キャプション 研究のイメージ図 出典:京都大学
キャプション 「角膜・オン・チップ」 出典:京都大学

 研究では、μmほどの小さなものを加工する微細加工技術を応用した「マイクロ流体デバイス」に着目。マイクロ流体デバイス内に多孔膜を設置し、この上で角膜上皮細胞を培養した。これにより、角膜上皮細胞による膜形成と薬剤透過性の評価を可能にした。チップの素材は、生体適合性を備え、ガスや光の透過性が高いポリジメチルシロキサンを使用。まばたきによる角膜上皮細胞へのずり応力の再現には、双方向に駆動できるシリンジポンプを使用した。

キャプション 「角膜・オン・チップ」の概念図(クリックで拡大) 出典:京都大学

 角膜・オン・チップ上で培養したヒト角膜上皮細胞は、従来法と比べて、膜機能として必要なZO-1タンパク質の発現量が増加した。また、角膜上皮細胞は双方向のずり応力を加えることにより、角膜成熟化マーカーであるCK-19タンパク質の発現が強化することが分かった。

 点眼薬の開発には、薬効、安全性、毒性評価などが行われるが、ヒトとまばたきの回数が大きく異なるウサギなどの動物実験では、正確な評価ができなかった。今回開発した角膜・オン・チップは、動物実験の代替法として、点眼薬のヒトへの影響を予測する新規方法として期待できるとしている。

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