Ex vivo再生肺による肺線維症モデルとマクロファージの役割の解明

• Project/Area Number: 22K09007
• 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: 永安 武 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 教授 (80284686)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 土谷 智史 富山大学, 学術研究部医学系, 特命教授 (30437884) ; 坂本 憲穂 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 講師 (30448493) ; 岩竹 真弓 名古屋大学, 未来社会創造機構, 特任講師 (40624614)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2024: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: 再生肺 / 肺線維症 / マクロファージ / 肺再生 / 脱細胞化 / 疾患モデル

Outline of Research at the Start

特発性肺線維症は、原因不明で慢性に進行する不可逆性の肺疾患であり、治療薬の効果は限定的で、予後不良な疾患である。そのため、新しい治療法に繋がる病態の解明が待ち望まれている。
本研究では、病態解明のための新しいモデルを創出するとともに、肺線維症の発生に深く関わるマクロファージの役割を解明する。肺再生技術を用いて、Ex vivoで肺線維症モデルを作成し、マクロファージ投与による線維化への影響をイメージング技術、病理学的、分子生物学的解析など多方面から解析する。また、立体培養皿を用いた実験モデルと比較して、その有効性を比較検証する。

Outline of Annual Research Achievements

特発性肺線維症は原因不明で慢性進行する不可逆性の肺疾患であり、治療効果は限定的で、予後不良な疾患である。そのため、新しい治療法の開発に繋がる病態の解明が待ち望まれている。本研究では病態解明のための新しいモデルを創出するとともに、肺線維症の発生に深く関わるマクロファージの役割を解明する。私たちは脱細胞化組織骨格を利用した臓器再生研究を続け、成熟した血管構造を持つ再生肺の創生に成功した。この肺再生技術を用いて、Ex vivoで肺線維症モデルを作成し、マクロファージ投与による線維化への影響をイメージング技術、病理学的、分子生物学的解析など多方面から解析する。また、立体培養皿を用いた実験モデルと比較して、その有効性を比較検証する。本研究は、再生臓器を利用した疾患モデルの創生という、全く新しい視点からの研究である。
令和4年度は、再生肺を使用する実験系の小型化をえるため、マウス肺の脱細胞化、再細胞化のバイオリアクターシステムを構築した。ただ、肺線維芽細胞の細胞接着率が従来よりも低く、改善策を要した。そのため、脱細胞化肺の再細胞化時にREDVによって細胞接着を誘導した。ある程度の改善はできたが有意な改善を得るには至らず、本システムにおけるREDVによる細胞接着改善を断念した。
令和5年度からは、Ex vivo臓器で線維化モデル確立へ向けて、橋渡しとして脱細胞肺スライスを用いたIn vitroモデルの開発を進めた。脱細胞肺スライス上での細胞培養、顕微鏡観察が可能となった。また、細胞外マトリックスへの灌流と伸展のメカニカルストレス負荷のために、マイクロ流体デバイスの作成を行い、In vitroモデルのプロトタイプを作成した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

2つの肺線維芽細胞モデルの作成とマクロファージの働きの解明に時間を要しているため。また、研究分担者の所属機関更に伴い、研究体制の見直しの必要性が生じたため。

Strategy for Future Research Activity

Ex vivo臓器でのモデル作成過程の評価困難という課題があった。そのため、当初予定していたex vivo主体の研究から、上記のIn vitro研究を追加することで打開策とする。流体デバイスを用いたプロトタイプの作成はメドが立ったため、①共培養により組織リモデリングを発生する生理的な肺線維症モデルと②薬剤による化学的な肺線維症モデルを作成し、③マクロファージ投与による線維化への影響を比較する。In vitroモデルでの解析が終わり次第、Ex vivoモデルでの実験を進める。