2019 Fiscal Year Final Research Report

Universal implantation platform of regenerated endocrine tissues with rapid hormone secretion through blood flow

Research Project

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Project/Area Number	16H02419
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Research Field	Biofunction/Bioprocess
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	Sakai Yasuyuki 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (00235128)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	國土典宏国立研究開発法人国立国際医療研究センター, その他部局等, 理事長 (00205361) 稲垣奈都子国立研究開発法人国立国際医療研究センター, その他部局等, 研究員 (00611419) 太田誠一東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 助教 (40723284) 宮島篤東京大学, 定量生命科学研究所, 特任教授 (50135232) 伊藤大知東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 准教授 (50447421) 稲垣冬樹国立研究開発法人国立国際医療研究センター, その他部局等, 外科医師 (70529015) 田中稔国立研究開発法人国立国際医療研究センター, その他部局等, 細胞療法開発研究室長 (80321909)
Project Period (FY)	2016-04-01 – 2020-03-31
Keywords	生体医工学 / 再生医療 / 内分泌組織 / ハイドロゲル / 多孔質担体 / 移植 / 血流 / 灌流培養
Outline of Final Research Achievements	We successful developed biodegradable hydrogel microwells by photopolymerization of newly developed gelatin methacrylate (GelMA) and hydroxyethyl methacrylate (HEMA) copolymer hydrogel using pillar-shaped sheet as template. Furthermore, we succeeded in culturing MIN6-m9 spheroids in the hydrogel microwells, and the obtained spheroids have increased insulin secretion amount compared to the cells by conventional two-dimensional culture. In addition, the insulin secretion ability was observed in vivo even 10 days after the transplantation of the spheroid and the hydrogel microwells onto the rat liver surface. Finally, a universal device having flow channels in this gel microwell was fabricated. It was transplanted into the rat abdominal cavity by connecting the device and abdominal vena cava, which achieved a blood flow introduction to the device.
Free Research Field	医用化学工学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	内分泌系組織再生の進歩を実現するためには，血中物質濃度を常時センシングしながら血中に迅速にホルモンを分泌できるよう，再生組織に豊富に血流を導入する必要がある．様々な組織において，シート状再生組織は臨床への道筋が見えてきたものの，血管網を具備した厚み1 mm以上のサイズの組織をin vitroで再生した後，移植で血流を導入することは，究極的な目標であるにも関わらず依然として技術的道筋が立っていない．本研究では、内分泌組織の中でも膵島にターゲットを絞り、生体内に移植可能な膵島スフィロイドを作成可能なハイドロゲルマイクロウエルと、血流を導入可能な流路構造を持った新たな移植プラットフォームを実現する。