執筆者一覧（敬称略）
● 九州大学 井嶋 博之
● 九州大学 水本 博
● 北海道大学 石原 誠一郎
● 北海道大学 芳賀 永
● 北九州市立大学 中澤 浩二
● 早稲田大学 坂口 勝久
● 京都大学 長谷川 光一
● 東北大学大学院 山本 雅哉
● 東北大学 梨本 裕司
● 東北大学 伊野 浩介
● 東北大学 平 典子
● 東北大学 珠玖 仁
● 東海大学 木村 啓志
● 大阪大学 境 慎司
● 理化学研究所 林 洋平
● 名城大学 堀田 一弘
● 東京医科歯科大学 位? 啓史
● 大阪大学 花井 洋人
● 大阪大学 下村 和範
● 大阪保健医療大学 中村 憲正
● 大阪大学 三谷 成二
● 大阪大学 高山 和雄
● 大阪大学 水口 裕之
● 広島大学 坂本 直也
● 広島大学 安井 弥
● 東北大学 金野 智浩
● 秀和特許事務所 佐貫 伸一
● 株式会社 AGC総研 熊谷 博道
● シスメックス株式会社 阿部 滋樹
目次
第1章 三次元培養について
1. 三次元培養の歴史
2. 二次元培養と三次元培養との特徴比較
3. 三次元培養とは
4. 三次元培養における留意点
第2章 三次元培養法
第1節 オルガノイド培養法
1. オルガノイドとは
2. オルガノイド培養法に関連する培養技術の変遷
3. 種々のオルガノイド
3.1 脳
3.2 眼杯
3.3 消化管
3.4 腎
3.5 肝
4. オルガノイド培養法における注意点
4.1 細胞調製
4.2 播種細胞数
5. オルガノイド培養法の応用例と今後の展望
5.1 発生学
5.2 創薬
5.3 再生医療
第2節 ハイドロゲル法
1. コラーゲンゲル包理法
1.1 実験手順
1.2 実際の観察例
2. コラーゲンゲル重層法
2.1 実験手順
2.2 実際の観察例
3. マトリゲル包理法
3.1 実験手順
3.2 実際の観察例
第3節 マイクロ加工機材を利用したスフェロイドアレイ化培養
1. スフェロイドの形成原理
2. マイクロウェルチップを利用したスフェロイド培養
2.1 マイクロチップの構造と作成方法
2.2 マイクロウェルチップ上でのスフェロイド形成
2.3 チップ培養されたスフェロイドの特徴
3. マイクロパターニングチップを利用したスフェロイド培養
3.1 マイクロパターニングチップの構造とスフェロイド形成
3.2 チップ培養されたスフェロイドの特徴
第4節 細胞シートを用いた三次元組織培養法
1. 細胞シート
2. 細胞シート内の血液網構築
3. 生体内における三次元組織培養
4. 生体外における三次元組織培養
第5節 ポリマーを用いた幹細胞の三次元浮遊培養法
1. 細胞特性と大量培養における課題
2. スフェア形成による三次元培養法と課題
3. 多能性幹細胞における新規三次元浮遊培養法の開発
第6節 脱細胞化組織培養法
1. 脱細胞化組織・臓器
2. 脱細胞化鋳型の作製
3. 脱細胞化組織培養
4. 脱細胞化組織・臓器の可溶化による基材の作製
第3章 細胞培養に関連した技術研究
第1節 三次元培養における足場技術
1. 足場技術のはじまり
2. 三次元培養における足場技術
2.1 足場に用いる生体材料
2.2 足場の加工法
2.3 足場の役割
3. 足場の新しい展開
3.1 3Dプリンティング
3.2 Organs-on-a Chipやオルガノイド工学
第2節 三次元培養装置
1. 体内の細胞の生存維持
2. 体内の酸素濃度
3. 三次元培養装置
3.1 二次元培養(静置培養)三次元培養の相違点
3.2 三次元培養の目的
3.3 三次元培養装置
3.4 ハイブリッド型人工臓器への応用
3.5 機械的刺激・電気的刺激による細胞の機能修飾
4. 微小流路を利用した技術―疾患研究用デバイス、ならびに細胞の加工手段―
第3節 細胞計測技術
1. プローブ型電極デバイス
1.1 走査型電気化学顕微鏡(SECM)
1.1.1 呼吸活性評価
1.1.2 分化状態の評価
1.1.3 細胞老化
1.1.4 遺伝子発現評価(レポータータンパク質の検出)
1.2 細胞改修プローブ
2. チップ型電極デバイス
2.1 多項目の細胞機能の同時検出
2.2 高時間分解能イメージング
2.2.1 神経伝達物質のイメージング
2.2.2 モーショントラッキング
第4章 細胞培養に関連した技術研究
第1節 生体機能チップ実現に向けたマイクロ流体デバイスを利用した細胞培養技術
1. 血管網を有する三次元培養デバイス
2. 肝臓モデルデバイス
3. 小腸モデルデバイス
第2節 3Dバイオプリンティング技術を利用した細胞含有構造体の造形
1. 3Dバイオプリンティング
2. 細胞のみからなる構造体の造形
3. 細胞を含むヒドロゲルからなる構造体の造形
3.1 インクジェット方式
3.2 連続押し出し方式
3.3 光造形方式
第3節 細胞培養におけるAI(人工知能)技術
1. 細胞培養におけるAI技術の概要
2. 細胞培養におけるAI技術の有用性について
3. 細胞培養で使われるAI技術について
3.1 AI技術の概要
3.2 AI技術の適用：細胞数計測における想定例
4. 細胞画像分析技術
4.1 画像解析の例：培養細胞の擬似蛍光標識と識別
4.2 画像解析の応用例1：培養細胞の品質管理
4.3 画像解析の応用例2：培養細胞の選別
5. フローサイトメトリーへのAI応用
第4節 3次元細胞凝集塊の非神職的な回収および機能性向上を目的とした細胞培養技術開発
1. 非侵襲的回収
2. スフェロイドへの遺伝子導入
第5章 培養細胞を用いた技術開発
第1節 滑膜由来間葉系幹細胞を用いた軟骨再生への臨床応用
1. スキャフォールドフリー滑膜間葉系幹細胞由来三次元人工組織の作成法および特徴
2. 大動物モデルを用いたTECの軟骨再生における有用性の検討
3. 軟骨欠損の修復のためのTECを用いた臨床応用
4. 将来の展望
第2節 培養細胞を利用した毒性評価試験の技術開発
1. in vitro肝毒性評価系の現状
2. ヒトiPS細胞技術を用いた肝毒性評価系の構築
2.1 段階的な肝細胞への分化誘導法の確立
2.2 遺伝子導入技術を用いた肝細胞分化誘導法の改良
2.3 ナノプリント技術を用いた三次元培養による肝細胞分化誘導法の改良と肝毒性評価
2.4 マイクロパターニング技術を利用した共培養による肝細胞分化誘導法の改良と肝毒性評価
2.5 オルガノイド技術を用いた幹細胞分化誘導法の開発
2.6 ゲノム編集技術を用いた肝細胞分化誘導法の改良と肝毒性評価
第3節 培養細胞にゲノム編集を適用する技術開発の現状
1. 培養細胞を用いた遺伝子編集のワークフロー
1.1 CRISPR蛋白の選定
1.2 guide RNAの設計
1.3 培養細胞への導入
1.4 培養細胞のselectionおよび導入の成否の評価
2. 培養細胞を用いた遺伝子編集における現行の課題
2.1 両アレルへの変異の導入
2.2 遺伝子のノックインの導入
3. オルガノイドを用いたゲノム編集
3.1 オルガノイドとは
3.2 オルガノイドへの遺伝子編集の導入
第4節 細胞の分化誘導・機能制御を目的としたバイオマテリアルの技術開発の現状
1. 細胞親和性リン脂質ポリマー
2. 固定化細胞の増殖特性・機能評価
3. 固定化細胞の分化誘導
第6章 細胞関連技術の特許戦略
1. 特許の対象となる発明とその権利範囲
2. 発明完成から出願、権利化のタイムラインと各ステージでの留意事項
3. 特許を取るための要件
第7章 再生医療・細胞医療実現に向けた細胞培養技術と課題
1. 多能性幹細胞の培養技術
1.1 細胞培養容器
1.2 培養に必要な栄養因子
2. 細胞培養工程の課題
第8章 細胞培養関連の製品化に向けた技術開発における考え方
1. 顧客との協創による技術開発
2. 品質実現に向けた開発プロセス
3. 事例紹介 ～顧客とともに技術開発を実践した剥離細胞分析装置LC1000～
3.1 背景
3.2 技術開発
3.3 市場導入
