肺オルガノイド細胞療法による肺再生の基盤技術の開発

• Project/Area Number: 22K08978
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 55040:Respiratory surgery-related
• Research Institution: Nagasaki University
• Principal Investigator: 吉元 崇文 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 研究協力員 (60899532)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 土肥 良一郎 長崎大学, 病院(医学系), 助教 (00817786) ; 土谷 智史 富山大学, 学術研究部医学系, 特命教授(教授クラス) (30437884) ; 永安 武 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 教授 (80284686) ; 松本 桂太郎 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 准教授 (80404268)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 肺再生 / オルガノイド移植 / 血管化 / オルガノイド

Outline of Research at the Start

オルガノイド（試験管内で幹細胞から作成するミニ臓器）を用いた移植医療の研究開発における最重要課題は、生体内移植後のオルガノイド細胞の定着・成熟化を実現することであり、その解決の糸口はin vivoにおける血液灌流の誘導にある。本研究では、血管内皮細胞を含む新規の多細胞系肺胞オルガノイドを作製し、脱細胞化細胞外マトリックスを基盤とする生体内を模倣した特殊な環境下における肺オルガノイドの血管誘導機序を開発したのち、生体内におけるオルガノイドへの血管誘導の基盤技術の開発へ応用する。

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は第一に、血管新生の素地をもった多細胞系肺胞オルガノイドを構築することである。第二に、生体内肺血管網を再現した生体由来3次元マトリックス上において、移植オルガノイドと生体内肺血管網との連結を達成することである。第三に、マウス移植による生体内環境において多細胞オルガノイドを肺組織への定着率改善・成熟化を達成することである。将来的なオルガノイド移植の基礎技術の開発が期待できる。令和四年度は多細胞系肺胞オルガノイドの作製を開始した。マウス肺組織より単離した2型肺胞上皮細胞を用いた単一細胞集塊（スフェア）を作製しフィーダーフリー培養で継代・長期培養する技術を習得した。この構造体を基本とし、2型上皮細胞のニッチ細胞である脂肪線維芽細胞や、血管内皮幹細胞の単離と内皮細胞の細胞集塊の組み込みを行う予定とし、現在、各細胞の単離・培養へ取り組んでいる。肺胞オルガノイドの血管化技術はまだ報告がなく、重要なオルガノイド培養技術となりえる。令和五年度は、オルガノイドを播種する生体内肺血管網を再現した生体由来3次元マトリックスの作製、および同マトリックス上の血管網とオルガノイド内血管とを連結する技術の開発へ着手する予定である。また、最終的な生体内へのオルガノイド移植実験へ向けて、エラスターゼ誘導マウス肺気腫モデルの準備と、移植オルガノイド細胞を標識するための各種細胞のレポーターマウスを用いた研究を開始できるように準備をする必要がある。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

脂肪線維芽細胞の同定法が複数あり、単離方法の決定と習得に時間を要している。また、血管内皮細胞の単離が難しく、かつ市販されている細胞株での代用も選択が少なく、オルガノイド血管化の障壁となっている。マウスより血管内皮細胞を単離する技術の習得に時間を要し、律速段階となっている。以上の理由により、当初の実験計画よりも実験進捗が遅れている。

Strategy for Future Research Activity

今後の推進策として、研究の律速段階となっている血管内皮細胞については単離・培養技術の提供を受ける必要があり、研究協力をお願いすることも検討される。血管内皮細胞の単離・増殖の技術を獲得したのちは、計画に沿って研究を加速度的に進めていく。血管化については流体デバイスを用いたフロー刺激やVEGF濃度勾配などの刺激を加える必要があり、流体デバイス作製の技術提供を受けることも検討する必要がある。