Development of a fusion material with biological Gel and organoid for the improvement of regenerative medicine
| Project/Area Number |
22K18395
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 55:Surgery of the organs maintaining homeostasis and related fields
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
八木 洋 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (20327547)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
谷口 英樹 東京大学, 医科学研究所, 教授 (70292555)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥26,000,000 (Direct Cost: ¥20,000,000、Indirect Cost: ¥6,000,000)
Fiscal Year 2024: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000)
Fiscal Year 2023: ¥9,490,000 (Direct Cost: ¥7,300,000、Indirect Cost: ¥2,190,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000)
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| Keywords | 細胞外マトリックス / 肝臓再生 / 肝芽 / 生体材料 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は二つの異なるAMED事業の成果を元に、独自の肝臓脱細胞化＋液状化技術を新しい「足場材」に応用し、iPS細胞研究の進化系として現在最も高い臓器レベルでの機能を持つオルガノイドに対して、飛躍的な体内生着性・機能維持の向上と治療効果の最大化を果たすものである。
これにより再生医療研究が抱える最大の問題を解消し、社会から真に求められる再生医療の実現化を加速させ、新しい価値の創造を目指す、かつてない異分野技術融合による挑戦的かつ社会的意義の非常に大きな研究である。
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| Outline of Annual Research Achievements |
従来、肝細胞移植は経門脈的にsingle cell を注入する方法で施行されてきたが、移植細胞の低い生着率が問題であった。そこで、肝臓特異的細胞外マトリックス由来のハイドロゲル(L-ECM-gel)を足場として肝細胞を包み込むことで、高い体内生着性を保ちながら門脈外への移植を可能にする新たな肝細胞移植法を開発し、in vitro、in vivoで評価しその意義を検討した。まずブタ由来L-ECM-gel内に新鮮ヒト肝細胞を封入しin vitroでその機能を評価した。肝細胞は内部で凝集体を形成し、経時的にヒトアルブミン (hAlb) 産生を含む高い肝細胞機能を示した。次に免疫抑制ラットを用いて、L-ECM-gel内に封入した肝細胞を肝葉間に移植し、細胞生着・機能を経時的に評価したところ、移植後1週間においてもL-ECM-gel内で肝細胞の安定した集簇が確認された。また血中hAlbの経時的増加が認められたことから、L-ECM-gelによる体内生着・機能向上が示唆された。さらに薬剤誘導性肝障害モデルラットを用いた評価でも、L-ECM-gel内部での細胞集簇と機能が確認されたことから、炎症環境下でも同様にLCM-gelが肝細胞保護機能を発揮する可能性が示された。さらに細胞間相互作用の増強、血管新生誘導、細胞生存率の向上を示し、ハイドロゲルによる足場としての支持が移植細胞に対して高いメリットをもたらすことが明らかとなった。
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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
本研究目的は、1. HLAホモヒトiPS細胞から作製した肝臓オルガノイド（iPS肝芽）を安定的に大量精製する技術と、2. 肝臓由来の脱細胞化骨格を作製し液状化させる足場技術を融合させ、オルガノイド機能を飛躍的に向上させた上で、動物モデルを用いて体内動態と機能を明らかにすることであったが、本年度研究成果によって、まずブタ肝臓を脱細胞化し液状化すると体温でゲル化する機能性材料を精製し、1ヶ月程度で程度で周囲と同化する上、既存の人工ゲルと比較し細胞遊走・浸潤の強さが圧倒的に高いことを示した。この脱細胞化ゲルを用いてiPS肝芽を包埋し、肝芽機能を経時的に解析すると、機能が向上しSingle Cell解析によって、複数のヘテロな細胞集団に分化成熟していることがわかった。更に免疫不全マウスに脱細胞化ゲルと共に移植すると、高い生着性と機能、および血管内皮細胞の伸展による血管化を示した。マウスにThioacetamide(TAA)の皮下投与によって肝線維化モデルを作製し、脱細胞化ゲルと共に移植を実施すると、良好な体内停滞・細胞生存を示し、高い新生血管誘導を示した。以上のことから、当該年度で予定していた研究工程をすべて完遂し、期待される成果を得られたことから、順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、当初計画通りに、ヒトiPS由来オルガノイド＋脱細胞化ハイドロゲルの機能と体内動態を、病態モデルを用いてさらに詳細に解析し、Single Cell解析と合わせ、成熟化、細胞間相互作用、血管化についてハイドロゲルがもたらすメリットを明らかにする。
また肝線維化モデルにおいて、ハイドロゲルがもたらす抗線維化、抗炎症効果のメカニズムを明らかにし、オルガノイドや周囲組織から誘導されるマクロファージに注目し、肝線維化に対する影響を示すことで、新たな治療モダリティーとしての有用性を明らかにする。
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Report
(3 results)
Research Products
(7 results)
