第３弾 血管内皮を模倣する
ibidiポンプシステムの魅力について、さまざまな視点から5回に渡ってお届けしている本シリーズ。細胞培養における、ibidiポンプの役割や可能性をお伝えしています。
第3弾の今回は、「血管内皮を模倣する」ためのマイクロスライド2つをご紹介。より血管内に近い環境を作り出すための仕組みを、詳しく説明していきましょう。
第1弾 シェアストレス下で細胞を培養する
第2弾 長期培養を可能にする
第3弾 血管内皮を模倣する ← 今回はこちら
第4弾 スフェロイドを育成する
第5弾 セルアレイと組み合わせる
Organ-on-a-chip
みなさんは「Organ-on-a-chip」という言葉を聞いたことがありますか？近年、医薬品開発等の分野でこのキーワードを聞くことが多くなっています。Organ-on-a-chipとは、その名の通り、チップ上で臓器を模倣することです。体内の臓器や組織は静置培養では再現困難なため、灌流装置を利用して再現します。
今回は、ibidiポンプを使用し、血管内皮を模倣した「Organ-on-a-chip」と、その専用チップ（スライド）をご紹介します。
※µ-Slide Membrane ibiPore Flowは、素材変更に伴い、型番及び製品名が変わりました。
新しい製品はこちら。（新製品名：µ-Slide ibiPore SiN）
Organ-on-a-chipに適したスライドの比較
| 製品名 | µ-Slide I Luer 3D | µ-Slide Membrane ibiPore Flow |
|---|---|---|
| 基本仕様 |  |
 |
| 境界界面 | ゲル | ガラス膜（メンブレン） |
| 顕微鏡観察への影響 | ゲル素材の光学特性が影響する | 制限なし |
| フローアプリケーション | ゲル表面の細胞に対し、特定のシェアストレスを与えることができる | 下部チャネルの細胞に対し特定のシェアストレスを与えることができる |
| アプリケーション | ||
| 血管内皮バリア機能模倣 | 可能 | 可能 |
| 細胞の界面移動実験 | 可能 | 可能 |
| 細胞極性実験 | 可能 | 可能 |
| 灌流実験 | 可能 | 可能 |
µ-Slide I Luer 3D
第２弾でご紹介したµ-Slide III 3D Perfusionは、3D培養中、細胞に「シェアストレスを与えず」培養するために使用するスライドでした。では、3D培養でゲル上の細胞に「シェアストレスを与えるため」に使用するスライドは？それがこの、µ-Slide I Luer 3Dなのです。
- 3D灌流培養を行いながら、シェアストレスを与える事を目的としたマイクロスライド
- 流路（チャネル）に3D培養⽤ゲルマトリクスを⼊れるためのウェルを3つ装備
-
ibidiポンプ内臓プログラムに対応。数値を入力するだけで、特定のシェアストレスを与える事ができます
| CatNo. | 概要 | 単位 | 価格（税抜） |
|---|---|---|---|
| ib87176 | µ-Slide I Luer 3D ibiTreat | 15枚 | ￥52,000 |
| ib87171 | µ-Slide I Luer 3D 未コーティング | 15枚 | ￥52,000 |
※価格は2021年10月現在のものです。
μ-Slide I Luer 3Dの詳細・価格はこちら
µ-Slide I Luer 3Dの原理
µ-Slide I Luer 3Dは、1スライドの上に1つのチャネルがあり、このチャネルはibidiポンプシステムに接続することで流路として使用できる構造になっています。
チャネル内には3Dゲルマトリクスを作るためのウェルが備わっており、そのゲル表面で特定の流速やシェアストレスを与えながら細胞培養することができます。また、スライド中央部はカバースリップで出来ており、灌流培養中の細胞を高倍率の対物レンズを使用して顕微鏡観察することが可能です。
µ-Slide I Luer 3Dのアプリケーション例
µ-Slide I Luer 3Dは⾎管シミュレーションとして用いることが可能です。
①血管バリア機能の研究
血管内皮細胞は互いに接着し、バリアを形成することで、物質の透過性を調整しています。この内皮バリアを模倣することができます。
②細胞極性実験
ゲルマトリクスに接する面とシェアストレスにさらされる面ができ、細胞に極性が生じます。
③ローリングアドへジョンアッセイ
浮遊細胞を灌流させる実験。
内皮細胞層と浮遊細胞の共培養を使用したローリングアドへジョンアッセイ（左）、
オプションとして、細胞外マトリクス内に標的癌細胞を播種した例（右）
µ-Slide Membrane ibiPore Flow
µ-Slide I Luer 3Dが、培養ゲルと灌流培地で界面を作るのに対し、µ-Slide Membrane ibiPore Flowでは水平多孔質ガラスメンブレンで空間を隔てます。メンブレンで隔てたられた区画は、共培養用系構築から気液界面を備えた肺を模倣した実験系の構築まで多様な使用方法に用いることができます
- 優れた光学特性を有する多孔光学ガラス膜を間に挟んだ2層（クロスチャネル）構造
- 膜で隔てられた上層、下層の細胞をコンタクトさせることが可能
- 孔のサイズは細胞の種類に応じて選択可能
| CatNo. | 概要 | 単位 | 価格（税抜） |
|---|---|---|---|
| ib85116 | μ-Slide Membrane ibiPore Flow, ibiTreat 孔径0.5μm / 空隙率20% | 10枚 | ¥171,000 |
| ib85126 | μ-Slide Membrane ibiPore Flow, ibiTreat 孔径3.0μm / 空隙率5% | 10枚 | ¥171,000 |
| ib85136 | μ-Slide Membrane ibiPore Flow, ibiTreat 孔径5.0μm / 空隙率5% | 10枚 | ¥171,000 |
| ib85146 | μ-Slide Membrane ibiPore Flow, ibiTreat 孔径8.0μm / 空隙率5% | 10枚 | ¥171,000 |
※価格は2021年10月現在のものです。
µ-Slide Membrane ibiPore Flowの原理
下のチャネルは灌流培養に対応しており、膜に付着している細胞にシェアストレスを与えることができます（※）。多様なサイズの孔が選択できるため、様々な細胞を扱ったアプリケーションに対応することが可能です。
※上部チャネルは灌流を用いない静的リザーバーとして使用します。
µ-Slide Membrane ibiPore Flowのアプリケーション例
①内皮バリアアッセイ
下部チャネルにおける単層培養
単層培養した細胞へシェアストレスを付与
上部チャネルにおける単層培養
②共培養バリアアッセイ
上部と下部チャネルで異なる細胞を培養
③頂端／基底膜細胞極性アッセイ
上部チャネルに培養ゲルを作成／下部チャネルで単層培養
上部チャネルで3D培養／下部チャネルで別の細胞を単層培養
④膜間移動実験
膜で隔てられた領域を移動する白血球
下部チャネルに作成した上皮バリアを移動する白血球
µ-Slide Membrane ibiPore Flow（孔径3 µm）の下部チャネルに播種された移動中のヒトHL-60細胞のタイムラプス動画
⑤気層／液相界面実験→ 肺や肌の細胞生育環境を再現
気層／液相界面における単層培養。上部チャネルを気層（空気）にすることで作成。肺や皮膚などの生育環境を模倣できる。
µ-Slide Membrane ibiPore Flow（孔径3 µm、5％多孔率）でA549肺細胞（腺癌のヒト肺胞基底上皮細胞）を気層／液相界面培養した例
上部チャネル（気層）に播種した細胞
下部チャネル（液相）に播種した細胞
データ：Dr. Anita Reiser, Chair of Prof. Rädler, Ludwig-Maximilians-University Munich
（位相差顕微鏡で観察）
これまで見てきたように、ibidiポンプシステム＋各種スライドを用いた灌流培養は、肺・血管モデルの構築等さまざまな実験を可能にします。ぜひ一度、実際に見てお試しいただくことをお勧めします！
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