マイクロマシンを用いて生体内に望みのパターンで細胞を配置~複雑な組織修復を意図的に制御し精密に組織を再生する次世代医療を目指して~

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2025-12-23 産業技術総合研究所

産業技術総合研究所と兵庫医科大学の研究グループは、タンパク質を主体とした磁気操作型マイクロマシンを用い、生体内の所定位置に設計通りのパターンで細胞を短時間に配置できる新技術を開発した。マイクロマシン表面の細胞捕捉ユニットにより細胞を輸送・固定し、約30分で脱離させることで、マシン形状に一致した細胞パターンを形成できる。潰瘍性大腸炎モデルマウスの腸内において、治療効果を有する間葉系幹細胞を円形パターンで配置できることを実証し、低侵襲かつ高精度な細胞配置が可能であることを示した。本技術は、幹細胞移植後の組織修復過程を意図的に制御し、より確実で精密な組織再生を実現する次世代再生医療への応用が期待される。成果はMaterials Today Bioに掲載された。

マイクロマシンを用いて生体内に望みのパターンで細胞を配置~複雑な組織修復を意図的に制御し精密に組織を再生する次世代医療を目指して~
マイクロマシンを用いた生体内での細胞配置
※原論文の図を引用・改変したものを使用しています。

<関連情報>

組織工学アプリケーション向けに特別に設計されたマイクロロボットを使用した生体内細胞パターン形成 Cell patterning in vivo using microrobot specifically designed for tissue engineering applications

Hironori Yamazoe, Yoshiaki Yamano, Yuji Teramura, Shinichiro Shinzaki
Materials Today Bio  Available online: 17 December 2025
DOI:https://doi.org/10.1016/j.mtbio.2025.102683

Abstract

The arrangement of cells in a desired pattern at target positions, known as cell patterning, is a crucial technique for constructing desirable tissues. While cell patterning has been traditionally performed on substrates, in vivo approaches remain largely unexplored. In vivo cell-patterning techniques show potential for achieving accurate and reliable tissue regeneration by building new tissues at lesion sites in a highly controlled manner using various therapeutic cells. This study introduces a pioneering approach for cell patterning in vivo using a microrobot specifically designed for tissue engineering applications. The body of the microrobot was fabricated using serum albumin and magnetic nanoparticles, and cell membrane-anchoring regents were bound to its surface. This robot effectively captured cells and rapidly released them at target sites, minimizing the burden on the recipient. Using this robot, cellular patterns formed successfully on various biological components, including Matrigel, other cell types, and inflamed colon tissues, in 30 min. Furthermore, as a proof-of-concept, cell patterning was performed inside the colon of mice with colitis. To ensure clinical applicability, the cell-loaded microrobot was introduced near the target site via an endoscope and subsequently guided by a magnetic field to create stem cell patterns in damaged colon tissues. This microrobot-based cell patterning will contribute to the establishment of a new field, in vivo cell patterning, and the advancement of sophisticated stem cell-based therapies.

医療・健康
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