Novel cryodevices for vitrification of cumulus-oocyte complexes and pancreatic islets
Project/Area Number |
20K06364
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 42010:Animal production science-related
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Research Institution | Shinshu University |
Principal Investigator |
保地 眞一 信州大学, 学術研究院繊維学系, 教授 (10283243)
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Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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Keywords | 膵島移植 / ガラス化保存 / シルクフィブロインスポンジ / ラット / シルクフィブロイン / VEGF / 脱細胞化組織 / スフェロイド培養 / 偽膵島 / ガラス化デバイス / 卵丘卵子複合体 / 膵ランゲルハンス島 |
Outline of Research at the Start |
生体適合性の高い素材を用いてガラス化保存の新規デバイス開発を目指す対象材料は、ウシの卵丘卵子複合体とラットの膵ランゲルハンス島で、いずれも主役を演じる細胞 (卵子、β細胞) 以外にも多種多様な機能をもつ細胞群から構成され、それらが協同して働くことを特徴とする細胞塊である。本研究では、冷却前後の諸操作を簡便化できる新規デバイスをシルクなどの生体適合性の高い材料から作製・加工し、これらの細胞塊のガラス化保存に適用する。
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Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、冷却前後の諸操作を簡便化できる新規デバイスをシルクなどの生体適合性の高い材料から作製・加工し、ウシ卵丘卵子複合体やラット膵島のような多種多様な機能をもつ細胞群から構成される細胞塊のガラス化保存に適用することを目的としている。これまでに、加工性・吸水性に優れた多孔質のシルクフィブロインスポンジディスク上において大量かつ一括でガラス化保存したラット膵島が正常な形態を保って回収できること、体外でグルコースに応答して正常にインスリンを分泌する能力を維持していること、ストレプトゾトシン投与によって誘発した1型糖尿病モデルラットへの腎被膜下膵島移植によって同ラットの血糖値を正常化させられることを明らかにした (Islets 2020; Transplant Proc 2021)。ウシ卵丘卵子複合体に対しては多層シルクフィブロインシートが高吸水性ガラス化素材になるという報告 (Theriogenology 2020) も合わせ、細胞塊を対象にした新規ガラス化デバイスの開発という当初の目的はすでに達成できている。本年度、酵素消化による膵島単離過程やガラス化工程で損傷を受ける膵島周囲の微小環境の修復を目指した研究 (Cryobiology 2021)、ならびに膵島をトリプシン処理して単一細胞懸濁液にしてからスフェロイド培養して偽膵島として再構築する研究 (J Tissue Eng Regen Med 2021) をさらに展開するため、ガラス化保存技術との相性について検討した。いずれもナイロンメッシュシートをガラス化デバイスにした実験結果だが、高静水圧処理により調製した脱細胞化肝臓パウダーはガラス化・加温ラット膵島のインスリン分泌機能を亢進できること、ガラス化・加温ラット膵島由来の偽膵島はグルカゴン分泌α細胞とインスリン分泌β細胞が正しく再配置されることがわかった。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
人類未曾有の新型コロナ感染症拡大の影響を強く受けたこの3年間、指導している大学院生に与えてあげられた学会発表の機会は激減 (各年1回、計3回) した。このことは教育的視点からするとけっして望ましい状況ではなかったが、その分、論文執筆に早期着手でき、論文公表に向けて多くの時間を割くことができた。その結果、ウシ卵子とラット膵島の両輪を研究対象として走らせている本研究課題において、膵島テーマだけで3編の研究論文を公表することに成功した (Nakayama-Iwatsuki et al., Islets誌 2020; Yamanaka et al., Transplant Proc誌 2021; Nakayama-Iwatsuki et al., Cryobiology誌 2021)。一方、卵子テーマにおいては3編の研究論文 (Chinen et al., Cryobiology誌 2020; Nakayama-Iwatsuki et al., Theriogenology誌 2020; Hochi et al., J Reprod Dev誌 2022) と1編の総説 (Hochi, Anim Sci J誌 2022) を発表することができた。直近年度に限定すると卵子テーマ関連ばかりで論文1編、学会発表1件の発表実績となる (他に本研究課題に直接関係しない論文2編)。よって、年単位で見ると多少の浮き沈みはあるものの「(2) おおむね順調に進展している」と自己点検・評価できる。
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Strategy for Future Research Activity |
膵島テーマを牽引していた大学院生1名のチーム離脱 (博士課程標準年限修了2021年3月) により研究進捗の失速が懸念されていたところだが、もう1名在籍していた博士課程大学院生が幹細胞生物学関連テーマに軸足を移し、博士課程12ヶ月早期修了 (2023年3月) を果たしたことでチームから完全に離れることになった。よって、本研究課題の最終年度でありながら、実験遂行能力に関するチームの立て直しを余儀なくされているところである。今年度に取り組んでいくのは、(1) シルクフィブロイン製スポンジディスクの物性ならびに生分解性を評価し、サイトカイントランスポーターかつスキャフォルドとしてもより有効なガラス化デバイス形状に改良して移植膵島の生着率を上げ、糖尿病モデルラットの血糖値正常化に寄与するようにすること、(2) 高静水圧処理により脱細胞化したラット肝臓が膵島微小環境修復用の細胞外マトリクスとして機能できた結果に基づき、その修復メカニズムの本質に迫ること、及び (3) 偽膵島作製系をさらに高度化する方法論を確立し、適正サイズかつ機能的高品質にするために間葉系幹細胞等を混ぜ込んで偽膵島を作製し、機能評価することである。そこで得られた新知見を着実に論文化しつつ、次なる研究課題提案の礎としたい。
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Report
(3 results)
Research Products
(13 results)
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[Journal Article] Blastocyst complementation using Prdm14-deficient rats enables efficient germline transmission and generation of functional mouse spermatids in rats2021
Author(s)
Toshihiro Kobayashi, Teppei Goto, Mami Oikawa, Makoto Sanbo, Fumika Yoshida, Reiko Terada, Naoko Niizeki, Naoyo Kajitani, Kanako Kazuki, Yasuhiro Kazuki, Shinichi Hochi, Hiromitsu Nakauchi, M. Azim Surani & Masumi Hirabayashi
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Journal Title
Nature Comminications
Volume: 12
Issue: 1
Pages: 13281-10
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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