輪状軟骨パターン形成メカニズムに基づく移植可能な気管組織創出への挑戦

Research Project

Project/Area Number	22K16171
Research Category	Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Basic Section 53030:Respiratory medicine-related
Research Institution	Osaka University
Principal Investigator	古川可奈大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 特任助教 (70807461)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000) Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000) Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2022: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Keywords	輪状軟骨 / 気管 / 再生医療 / ES細胞 / 人工臓器
Outline of Research at the Start	本研究では、臓器の立体化や巨大化に必須である力学的メカニズムや細胞の的確な配置制御メカニズムに着目し、申請者がこれまでに確立した気管間充織組織の自己組織化誘導法を用いて、細胞工学技術を組み合わせることで、生体に近い輪状軟骨パターンをもった移植可能な気管組織の創出に挑戦する。
Outline of Annual Research Achievements	呼吸器を初めとした高度に組織化された臓器は、多くの移植を必要としている患者が長期間の待機を余儀なくされているにも関わらず、人為的な作成が困難な状況にある。発生学のこれまでの歴史から、各臓器形成において重要な因子やシグナル経路は明らかとなってきた。しかし、立体化や巨大化に必須である力学的メカニズムや細胞の的確な配置制御メカニズムの多くは未解明のままである。そこで本研究では、これまでの遺伝学的解析ではなく、細胞工学技術を活かして生体に近い輪状軟骨パターンをもった移植可能な気管組織の創出を目指す。その第一歩として、令和４年度では、発生期の気管組織を模したPDMSデバイスの形状検討および、マウスES細胞を用いた分化誘導法の改善検討を行った。その結果、ある形状のPDMSデバイスを用いたマウスES細胞分化誘導法にて、世界で初めて細長い形状の人工軟骨組織を２次元培養下において形成することに成功した。しかし、得られた細長い形状の人工軟骨組織は成熟度合が十分ではないことや、細長い形状の軟骨組織の誘導効率が本研究の目標よりも低い結果であった。今後は、PDMSデバイスの形状検討および播種のタイミングや、人工軟骨組織の成熟化を一層促進できる可能性が高い液性因子を複数見出すことができているため、これらを用いた培養条件の検討を進めることで、生体に近い輪状軟骨パターンをもった移植可能な人工気管組織作製を行っていく。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason PDMSデバイスの形状検討が十分に行えたことや、細長い形状の人工軟骨組織を形成することが出来たため。
Strategy for Future Research Activity	令和４年度の本研究の研究遂行により得られた細長い形状の人工軟骨組織は、成熟度合が十分ではないことや、細長い形状の軟骨組織の誘導効率が本研究が目標としているものよりも低いため、今後はこれらの条件検討を進める。具体的には、軟骨細胞への分化誘導を担う分子の添加のタイミングや添加量・ECMの検討・波形形状を出現させるタイミングの検討を行う。