| Project/Area Number |
23K24396
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| Project/Area Number (Other) |
22H03137 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 55010:General surgery and pediatric surgery-related
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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) |
松本 一宏 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (80366153)
足達 俊吾 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (90783803)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000)
Fiscal Year 2024: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
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| Keywords | 細胞外マトリックス / 腎臓再生 / 生体材料 / 腎不全 / 抗線維化 / 抗炎症 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、生体由来の細胞外マトリックスから成る臓器骨格が、組織再生の三要素に当たる「足場」/「生理活性物質」として重要な役割を果たし、臓器修復/再生を誘導する効果とメカニズムを、本来体内で修復しないとされる腎臓を対象として、骨格内部に起こる腎小体を含む微細連続構造・機能の修復過程に着目し、Single Cell解析・マイクロ流体デバイスを用いた詳細な細胞動態解析と、臨床応用を見据えた慢性腎障害モデルブタを駆使して明らかにする。長く培ってきた脱細胞化骨格技術と知見を最大限に生かし、未だ明らかでない体内における腎臓修復/再生メカニズムの解明と、それに裏打ちされた新たな腎障害治療法の開発を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
実験1. 細胞外マトリックス骨格内部への腎臓構成細胞の遊走・浸潤過程を示し、腎臓微細構造の機能的修復メカニズムを明らかにする
本研究では、ラット・ブタ体内で腎臓骨格内部に遊走した細胞を抽出し詳細な解析を行った。その結果、腎臓骨格が腎臓修復過程で線維化を抑制し、マトリックスを正常化すること。また、M2マクロファージを誘導することで、抗炎症効果を示すことを発見した。また体内に留置した腎臓骨格は周囲の腸管などに癒着性の変化を示すことなく、約1ヶ月で周囲組織と合わさって炎症を惹起することなく自己組織化することがわかった。Single Cell解析を行うと、内部には多様な細胞種が様々な分化過程で存在していることがわかり、特に血管内皮細胞の伸展が良好なことが示されたうえ、細胞間相互作用に関わる遺伝子発現の更新が見られた。
実験2. 2/3腎部分切除（慢性腎不全）モデルブタを用いて細胞外マトリックス骨格による腎臓修復/再生を機能的に明らかにする
両腎に2/3腎臓部分切除を施したモデルブタに対して、片側に腎臓骨格を適応し、片側は無治療のコントロールとし、2週間に渡って観察を行った。画像上、ドップラーエコーによって体外から腎臓骨格の描出が可能であり、2週間後には腎臓との境界は不明瞭となった。クレアチニンクリアランスおよびGFRの測定では、術後に腎臓機能の低下が20%程度抑制される効果を示した。このメカニズムとして、腎臓切除後の局所への液体貯留の低減と、創面の保護、線維化の抑制が寄与していると考えられた。特に骨格内部には血管内皮細胞の伸展と新生血管の流入が観察され、血流の再開へのポジティブな影響が腎機能改善に寄与したと考えられる。
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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
研究提案書に記載されている通り、in vitroでのSingle Cell解析等を駆使した、メカニズムの発見、および小動物、大動物を用いた体内動態の解明と、非臨床POCの取得が順調に進んでいる。
特に、腎機能の改善効果を示したことは大きな成果であり、さらにそのメカニズムとしてM2マクロファージの誘導を介した抗炎症・抗線維化効果が明らかとなったことは、本研究の今後の発展を大いに期待させる結果である。
これらの成果を元に、2023年度期間内に論文も発表し、成果の一部を国内外の学会でも報告している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、2023年度に明らかとなったメカニズムの詳細をさらに深掘りし、論文化を行う。
また、本骨格がもたらす血管新生、新生血管誘導についても、分子機構を解明し、臓器再生メカニズムの一旦を明らかにするとともに、新たな再生材料としての製品化を実現するための品質管理につながるパラメーターを示す。
またオルガノイド、前駆細胞、MSCなど治療、薬物試験など臨床応用に直結する細胞に対して、どのような動態、機能向上を示すか、マトリックスとしての機能をさらに明らかにし、製品として流通可能な三次元培養基材としての有用性についても追求していく。
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