心停止肝に対する、酸素化灌流とMuse細胞移植を融合した臓器修復再生法の開発

• Project/Area Number: 21K08636
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 55010:General surgery and pediatric surgery-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 宮城 重人 東北大学, 医学系研究科, 大学院非常勤講師 (00420042)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 後藤 昌史 東北大学, 医学系研究科, 教授 (50400453) ; 戸子台 和哲 東北大学, 大学病院, 准教授 (50581641) ; 柏舘 俊明 東北大学, 東北メディカル・メガバンク機構, 助教 (60746345) ; 柿崎 裕太 東北大学, 医学系研究科, 大学院非常勤講師 (80838037)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2024: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000); Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: Muse細胞 / 過小グラフト / 類洞微小循環 / 心停止ドナーグラフト / 酸素化灌流

Outline of Research at the Start

Maidaらの酸素化灌流法で心停止肝の類洞環境を改善し、これを細胞移 植 基 盤 と し て 再 生 能 力 の 高 い 幹 細 胞Muse細胞を融合できればブレイクスルーが起こると考えた。Muse細胞は本学出澤らが発見した元来生体に数%存在する多能性幹細胞で、遺伝子導入不要で癌化のない安全なエリート幹細胞(SSEA3陽性細胞)である。これを、Kakizakiらの灌流後評価法によって手術に耐えうる心停止肝を選別したうえで細胞移植することにより、移植臓器を幹細胞移植で早期修復再生するというハイブリッド移植が現実になり破棄されている臓器の有効活用にも繋がるのでは、と考えた。

Outline of Annual Research Achievements

正常肝のラット20％過小グラフト移植モデルを作成し、こちらにヒトMuse 細胞および間葉系幹細胞（MSC)のブースト細胞移植モデルを付加する研究を継続した。ブースト移植細胞数を、MSC40万個、Muse40万個、MSC500万個（MSC500万個中にMuse40万が存在すると想定できる）で比較検討を継続した。
過小グラフト肝移植＋ブースト細胞移植のモデルは既に当科で確立されているため、生存率には有意差が出なかったのは報告済である。しかし肝再生速度と肝代謝能力（ICG検査）の検討にてMuse40万個移植群は他群に比し有意にICG消失率が良好であった。臓器透明化技術を用いて肝類洞画像を撮影した。術後3日目のラットに蛍光標識デキストランを注射し、肝臓を摘出後、CUBIC protocolを用い肝臓を透明化し多光子共焦点レーザー顕微鏡にて3次元類洞画像を撮影。ImageJによる連続した平均類洞体積・表面積測定にて、類洞の開存性および連続性がMuse細胞40万投与でMSCに比し有意に改善していることが解ったICG検査が、MSC500万群で改善が不十分なのにMuseだけ改善した理由として、MSC500万群では細胞数が多すぎてかえって類洞閉塞したためということが解った。
さらに、Muse細胞はMSCと比較してHGF、VEGFAを高発現していることも一昨年から昨年にかけて確認し、Muse細胞の類洞保護効果がHGFやVEGFAによるものと想定できた。
昨年報告しているが、心停止ドナー肝グラフトに酸素化灌流を施行する類洞保護モデルもラットとブタで確立した。心停止ドナー無処置再灌流群と酸素化後再灌流群で細胞ブーストを行う比較研究を開始したが、今のところ、類洞再灌流障害の為か、両群ともに細胞生着・類洞修復を示唆するような結果は出ていない。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

心停止ドナー無処置再灌流群と酸素化後再灌流群で細胞ブーストを行う比較研究を開始したが、今のところ、類洞再灌流障害の為か、両群ともに細胞生着・類洞修復を示唆するような結果は出ていないため。細胞が生着しやすい温度、灌流条件、細胞移植条件の検討が必要と思われる

Strategy for Future Research Activity

今後、灌流液に細胞をブーストするモデルで、細胞が生着しやすい温度、灌流条件、細胞移植条件の検討を行っていく

Research Products

• [Journal Article] A gelatin hydrogel nonwoven fabric improves outcomes of subcutaneous islet transplantation. (2023)
  • Author(s): Norifumi Kanai, Akiko Inagaki, Yasuhiro Nakamura, Takehiro Imura, Hiroaki Mitsugashira, Ryusuke Saito, Shigehito Miyagi, Kimiko Watanabe, Takashi Kamei, Michiaki Unno
  • Journal Title: Scientific reports 13(1) Volume: 13(1) Issue: 1 Pages: 11968-11968
  • DOI: 10.1038/s41598-023-39212-4
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Living-Donor Liver Transplantation for Erythropoietic Protoporphyria: A Case Report and Literature Review (2023)
  • Author(s): Hiroyuki Ogasawara, Kazuaki Tokodai, Wataru Nakanishi, Atsushi Fujio, Toshiaki Kashiwadate, Yoshihiro Shono, Mineto Ohta, Yuki Ishikawa, Shigehito Miyagi, Fumiyoshi Fujishima
  • Journal Title: The Tohoku Journal of Experimental Medicine Volume: 261 Issue: 2 Pages: 117-122
  • DOI: 10.1620/tjem.2023.J061
  • ISSN: 0040-8727, 1349-3329
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Adult Living Donor Liver Transplantation for the Carryover Patients After Kasai Operation Who Have a History of Multiple Laparotomies. (2022)
  • Author(s): Miyagi S, Sasaki K, Tokodai K, Fujio A, Kashiwadate T, Miyazawa K, Matsumura M, Kamei T, Unno M.
  • Journal Title: Transplant Proc. 2022 Mar;54(2):430-434. Volume: 52（2） Issue: 2 Pages: 430-434
  • DOI: 10.1016/j.transproceed.2021.09.073
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Adult Living Donor Liver Transplantation for the Carryover Patients After Kasai Operation Who Have a History of Multiple Laparotomies. (2022)
  • Author(s): Shigehito Miyagi, Kengo Sasaki, Kazuaki Tokodai, Atsushi Fujio, Toshiaki Kashiwadate, Koji Miyazawa, Muneyuki Matsumura, Takashi Kamei, Michiaki Unno.
  • Journal Title: Transplant Proc. 2022 Mar;54(2):430-434. Volume: 54（2） Pages: 430-434
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Oxygenated Hypothermic Machine Perfusion of Kidney Transplantation from Donors After Cardiac Death Due to Long-Term Low Blood Pressure and Hypoxia: The First Case Report of a Clinical Trial Using a New Japanese Perfusion System. (2022)
  • Author(s): Shigehito Miyagi 1, Toshiaki Kashiwadate 2, Hiroyasu Nishimaki 2, Kazuaki Tokodai 2, Atsushi Fujio 2, Koji Miyazawa 2, Kengo Sasaki 2, Muneyuku Matsumura 2, Michiaki Unno 2, Takashi Kamei 2, Naoto Matsuno.
  • Journal Title: Transplant Proc. 2022 Mar;54(2):225-229. Volume: 54（2） Pages: 225-229
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Optimal Conditions for Oxygenated Subnormothermic Machine Perfusion for Liver Grafts Using a Novel Perfusion Device. (2022)
  • Author(s): Nishimaki H, Miyagi S, Kashiwadate T, Tokodai K, Fujio A, Miyazawa K, Sasaki K, Kamei T, Unno M.
  • Journal Title: Transplant Proc. 2022 Mar;54(2):217-224. Volume: 54（2） Issue: 2 Pages: 217-224
  • DOI: 10.1016/j.transproceed.2021.12.025
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Protection of liver sinusoids by intravenous administration of human Muse cells in a rat extra‐small partial liver transplantation model (2021)
  • Author(s): Shono Yoshihiro、Kushida Yoshihiro、Wakao Shohei、Kuroda Yasumasa、Unno Michiaki、Kamei Takashi、Miyagi Shigehito、Dezawa Mari
  • Journal Title: American Journal of Transplantation Volume: Online ahead of print Issue: 6 Pages: 2025-2039
  • DOI: 10.1111/ajt.16461
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 心停止ドナー肝移植にむけた灌流研究をベースとした東北大学の歩み (2022)
  • Author(s): 宮城重人、柏舘俊明、柿崎裕太、米田海、宮澤恒持、王宏昇、清水健司、笹嶋秀憲、菖野佳浩、西牧宏泰、滝戸成人、戸子台和哲、藤尾淳、佐々木健吾、松村宗幸、 亀井尚、海野倫明
  • Organizer: 日本臓器保存生物医学会
  • Invited
• [Presentation] 臓器不足解消にむけて 臓器提供と臓器保存学を考える (2022)
  • Author(s): 宮城重人、米田海、笹嶋秀憲、岡田望、渡辺徹雄 柏舘俊明、藤尾淳、戸子台和哲、亀井尚、海野倫明
  • Organizer: 日本臓器保存生物医学会
• [Presentation] 局所進行肝門部領域胆管癌に対する 肝移植の適応と生体移植用治療戦略 (2022)
  • Author(s): 宮城重人、藤尾淳、戸子台和哲、柏舘俊明、宮澤恒持、佐々木健吾、 松村宗幸、宮崎勇希、山名浩樹、青木修一、中川圭、森川孝則 亀井尚、海野倫明
  • Organizer: 日本肝臓学会 東部会
• [Presentation] 胆管癌生体肝移植における動門脈合併切除間置グラフト再建の応用 (2022)
  • Author(s): 宮城重人、戸子台和哲、藤尾淳、柏舘俊明、宮澤恒持、 佐々木健吾、松村宗幸、宮崎勇希、 亀井尚、海野倫明
  • Organizer: 日本移植学会
• [Presentation] 局所進行肝門部領域胆管癌に対する 肝移植適応の検討 (2022)
  • Author(s): 宮城重人、戸子台和哲、藤尾淳、柏舘俊明、宮澤恒持、 佐々木健吾、松村宗幸、宮崎勇希、山名浩樹、青木修一、中川圭、 亀井尚、海野倫明
  • Organizer: 日本肝移植学会
• [Presentation] Optimal Conditions for Oxygenated Subnormothermic machine Perfusion for Liver Grafts Using a Novel Perfusion Device (2021)
  • Author(s): Hiroyasu Nishimaki, Shigehito Miyagi, Toshiaki Kashiwadate, Kazuaki Togodai, Wataru Nakanishi, Atsushi Fujio, Koji Miyazawa, Mineto Ohta, Yoshikatsu Saito, Takashi Kamei, Michiaki Unno
  • Organizer: Congress of Asian Society of Transplantation（CAST）
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The first report of a Japanese clinical trial for oxygenated hypothermic machine perfusion on for kidney transplantation from donors after cardiac death. (2021)
  • Author(s): Shigehito Miyagi1, Toshiaki Kashiwadate1, Hiroyasu Nishimaki1, Kazuaki Tokodai1, Wataru Nakanishi1, Ryuichi Nishimura1, Atsushi Fujio1, Kengo Sasaki1, Michiaki Unno1, Takashi Kamei1, and Naoto Matsuno2
  • Organizer: Congress of Asian Society of Transplantation（CAST）
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Living Donor Liver transplantation for the carryover patients who have the history of multiple laparotomies including Kasai’s operation (2021)
  • Author(s): Shigehito Miyagi, Kazuaki Tokodai, Wataru Nakanishi, Ryuichi Nishimura, Atsushi Fujio, Toshiaki Kashiwadate, Kengo Sasaki, Takashi Kamei and Michiaki Unno
  • Organizer: Congress of Asian Society of Transplantation（CAST）
  • Int'l Joint Research