Project/Area Number |
22K12784
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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 90110:Biomedical engineering-related
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Research Institution | Kyushu University |
Principal Investigator |
張 秀英 九州大学, 医学研究院, 学術研究員 (50914173)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
永田 公二 九州大学, 大学病院, 講師 (20419568)
田尻 達郎 九州大学, 医学研究院, 教授 (80304806)
河野 淳 九州大学, 大学病院, 助教 (90758418)
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Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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Keywords | 組織工学 / バイオ3Dプリンター / 臍帯由来間葉系幹細胞 / 先天性横隔膜ヘルニア / 移植・再生医療 / 横隔膜再生 / 人工臓器 / 羊水由来幹細胞 / 新規先天性横隔膜ヘルニア根治術の開発 / 細胞パッチ |
Outline of Research at the Start |
先天性横隔膜ヘルニア(CDH)は、先天的な横隔膜筋 肉の欠損に伴う腹部臓器の胸腔内への嵌入により肺低形成が出現する死亡率25%と予後不良 な疾患である。本疾患の問題点として、欠損孔が大きい症例に対しては人工布を用いて欠損孔閉鎖を行うが、人工布は収縮力がないことや体の成長に応じて大きくならないため、術後再発、胸郭変形などがある。これを解決するために、申請者らはヒトの皮膚線維芽細胞と血管内皮細胞を混合して細胞パッチをバイオ3Dプリンターで作製し、世界で初めて細胞だけで作製したパッチで横隔膜の修復に成功した。そこで本研究では臨床応用に向けてのパッチの大型化と中動物での有効性を実証する研究を行う。
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Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、国の難病指定を受けている先天性横隔膜へルニアに対する横隔膜修復法として、線維芽細胞を用いた細胞パッチにより自己横隔膜を再生させる新たな治療法の開発を最終的な目的とし、発生学的視点から、バイオ3Dプリンターを用いて作製した細胞パッチを用いた再生医学的手法により横隔膜の構築のメカニズムを追究するものである。羊水や臍帯に多く含まれる胎児幹細胞は、免疫寛容に富み、増殖能力に優れ、高い治癒能力を持つといわれている。先天奇形を伴う難治性疾患をもつ患児では、出生直後の患児から生体試料を採取することも倫理的に困難であるため、疾患原因の特定が困難である事が多く、疾患原因の探索的研究や新規治療法の開発も困難である事が多い。先天性横隔膜へルニア(CDH)は、胎児期早期の横隔膜欠損に由来する先天奇形でありながら、原因遺伝子は特定されておらず、現状では根治的治療法がない。今回の横隔膜再生では、皮膚や臍帯、羊水から得られる細胞をソースとすることで先天奇形の根治治療を目指す事が可能となる。破棄されてきた貴重な生体試料を用いることで、再生医療製品の開発が可能となり、医療現場に新たな価値をもたらす研究となる。 本年度はまず臍帯由来間葉系が細胞移植療法に応用可能な細胞ソースであることの検討を行った。具体的には、同意の得られた母体の臍帯、 CDH 患者の羊水を採取し、研究室において各々の細胞単離実験を行った。in vitro解析において、細胞形態、細胞の増殖能、表面抗原および多分化能等の間葉系幹細胞特性を評価した。臍帯由来間葉系細胞(hUCMSC)の細胞形態は、線維芽細胞の形態を示した。In vitro解析において、hUCMSCは間葉系幹細胞マーカ-が陽性で、多分可能を有していた。令和5年度はhUCMSCを用いた立体組織構造体を作製し、これを用いた横隔膜再生療法の開発研究を行う予定である。
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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
当初の研究計画通り、同意の得られた母体の臍帯、 CDH 患者の羊水を採取し、研究室において各々の細胞を単離実験を行った。In vitroにおいて、細胞形態、細胞の増殖能、表面抗原および多分化能等の間葉系幹細胞特性を評価した。令和5年度は臍帯由来間葉系幹細胞を用いた立体組織構造体を作製し、これを用いた横隔膜再生療法の開発研究を行う予定である。
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Strategy for Future Research Activity |
1)基盤技術開発:最適な剣山の長さや形状を追究し、剣山状の支柱を大型化する。 2)培養条件確立:検討項目として①線維芽細胞と血管内皮細胞(+神経細胞)の混合比率、②培地に加える成長因子や添加化合物、③培養法:循環培養の方法や条件、強度を増すための伸展刺激、④培養期間、などである。評価項目としては、生細胞数、コラーゲンなどの細胞外マトリックスの産生量を定量し、ウサギ正常横隔膜組織と同等の引張強度を有する大型化細胞パッチを作製することを目標とする。 3)今後妊娠ウサギより飼育し、出産後新生ウサギより皮膚線維芽細胞を臍帯より血管内皮細胞を分離・採取し、培養する。神経細胞を用いる場合には、間葉系幹細胞から神経細胞を分化誘導して用いる。これらの細胞の入手が困難な場合には、ヒトの細胞を用いて実験を行い、術後は免疫抑制剤の投与を行う予定である。
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