Construction of vascular networks and hepatic lobule in decellularized liver

• Project/Area Number: 18K14068
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 27040:Biofunction and bioprocess engineering-related
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 白木川 奈菜 九州大学, 工学研究院, 助教 (90724386)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2018: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 肝臓 / 組織工学 / 臓器工学 / 脱細胞化 / 血管化

Outline of Annual Research Achievements

本研究は「脱細胞化肝臓の作製」、「肝小葉の種、及びそれを用いた肝小葉の構築」、「脱細胞化肝臓内における血管網の構築」、そしてこれらを組み合わせることによる「脱細胞化肝臓内における血管網の構築及び肝小葉の構築」を目指した。臨床で使える技術の開発を目指し、ヒト初代肝細胞を用いた小スケールでの薬剤評価等を想定した肝臓再構築及び臓器構築時の培養系の開発、また、移植を想定した人工胆管の開発を行った。
ヒト初代肝細胞を用いた小スケールでの薬剤評価等を想定した肝臓再構築として、既往の研究よりもさらに小さいマウス肝臓を用いた脱細胞化肝臓作製法を開発を目指した。界面活性剤を経門脈的に流入することで、緻密な血管構造を維持したマウス脱細胞化肝臓の作製に成功した。さらに、初代肝細胞を播種し、培養することで肝機能発現が認められた。本研究を応用することで限られた細胞源を用いた小スケールでのヒト肝臓構築が期待され、薬剤評価等への利用が期待される。
また、肝小葉の構築を目指し、ドーナツ型培養パックやメチルセルロース添加培地による集塊培養の検討を試みた。前述の脱細胞化肝臓内で組織を構築するためには、今回得られた知見を応用し、複数種類の細胞の混合播種が必要であると考えられる。
さらに、臓器構築時の培養系の開発を目指し、ラット肝臓の培養を試みた。赤血球及び血液添加培地により酸素供給の向上が示唆され、臓器の機能維持に有用なことが期待された。本成果は臓器移植時の移植臓器の運搬等への応用も期待される。
一方、肝臓を移植する際に必要となる人工胆管の開発も行った。エラスチンを溶解して静電紡糸することで、チューブを構築することに成功した。本研究を応用し、生体肝移植時等にも使用可能な生体置換性人工胆管の開発が期待される。
上記各技術を組み合わせながら発展させることで、臨床応用可能な肝臓の構築及び構築した肝臓の移植達成が期待される。

Research Products

• [Presentation] 灌流型臓器保存システムの提案とその温度依存性の検討 (2018)
  • Author(s): 吉田梢、近藤美香、中村俊介、坂本裕希、白木川奈菜、水本博、宮田辰徳、山尾宣暢、中尾陽佑、山下洋市、馬場秀夫、井嶋博之
  • Organizer: 第55回化学関連支部合同九州大会
• [Presentation] 縫合可能な組織工学的人工胆管の開発と胆管上皮細胞の取得に関する検討 (2018)
  • Author(s): 山根颯一郎、池上康寛、白木川奈菜、山尾宣暢、宮田辰徳、山下洋市、馬場秀夫、井嶋博之
  • Organizer: 第55回化学関連支部合同九州大会
• [Presentation] 脱細胞化マウス肝右葉を鋳型としたミニチュアヒト肝臓構築の試み (2018)
  • Author(s): 福田有嘉子、坂本裕希、白木川奈菜、宮田辰徳、山尾宣暢、山下洋市、馬場秀夫、井嶋博之
  • Organizer: 第55回化学関連支部合同九州大会
• [Presentation] 肝細胞培養および移植用基材としての肝臓特異的マトリックススポンジの開発 (2018)
  • Author(s): 張偉光、RonaldBual、木村遥奈、白木川奈菜、井嶋博之
  • Organizer: 第55回化学関連支部合同九州大会
• [Presentation] Development of miniature human liver with mouse decellularized liver (2018)
  • Author(s): Yukako Fukuda, Jaeyong Cho, Hiroki Sakamoto, Nana Shirakigawa, Takanobu Yamao, Tatsunori Miyata, Yo-ichi Yamashita, Hideo Baba, Hiroyuki Ijima
  • Organizer: 5th TERMIS World Congress
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Effect of temperature and oxygen supply to liver function expression in hepatocyte culture toward to organ culture (2018)
  • Author(s): Kozue Yoshida，Mika Kondo，Shunsuke Nakamura，Hiroki Sakamoto，Nana Shirakigawa，Hiroyuki Ijima
  • Organizer: 5th TERMIS World Congress
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of liver-specific ECM electrospun nanofiber as a potential substrate for primary hepatocytes (2018)
  • Author(s): Ronald Perocho Bual1,Haruna Kimura1,Yasuhiro Ikegami1,Nana Shirakigawa1,Hiroyuki Ijima1
  • Organizer: 5th TERMIS World Congress
  • Int'l Joint Research