2017 Fiscal Year Research-status Report
蛍光内視鏡による再生・移植医療用細胞・組織構築物のリアルタイム可視化技術の構築
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16K12921
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| Research Institution | National Center for Child Health and Development |
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Principal Investigator |
宮本 義孝 国立研究開発法人国立成育医療研究センター, 細胞医療研究部, 上級研究員 (20425705)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山下 紘正 日本大学, 総合科学研究所, 准教授 (00470005) [Withdrawn]
八木 透 東京工業大学, 工学院, 准教授 (90291096)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 医療機器 / 蛍光内視鏡 / リアルタイム可視化 / 再生医療 / 組織構築物 / 医療技術評価 / イメージング / システム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
【研究目的】本研究では、蛍光内視鏡による再生・移植医療用細胞・組織構築物のリアルタイム可視化技術の構築を目的とした。具体的には、① 蛍光物質等で標識した再生・移植医療用細胞・組織構築物の創製および可視化について検証する。次に、② 組織表面・深部での、蛍光物質で標識した再生・移植医療用細胞・組織構築物のリアルタイムトラッキングの可能性・有用性を検証し、最終的には、近赤外蛍光内視鏡システム（診断・治療）を提案する。課題①②を達成するために、各専門分野（工学・医学）の研究者が相互に協力連携した。
【研究成果】2年目は、① 近赤外蛍光内視鏡用検出器の高感度化、② 蛍光内視鏡、および蛍光顕微鏡（従来法）下で、蛍光標識した再生・移植医療用細胞・組織構築物の蛍光イメージング、③ 蛍光標識した再生・移植医療用細胞・組織構築物に対して、蛍光内視鏡を用いたリアルタイム蛍光イメージングを検証した。まず、96ウェル培養プレート上で、所定量のHepG2細胞を播種し、サイズの異なるHepG2スフェロイド（約100～10,000細胞塊; サイズ, 約0.8×10^6 μm^3～5.7×10^6 μm^3）を創製した。得られたスフェロイドにインドシアニングリーン（ICG；ピーク 845 nm）を取り込ませ、ICG-HepG2スフェロイドを調製した。蛍光顕微鏡下で、サイズの異なるHepG2スフェロイドへのICGの取り込みを確認した後に、ブタ腹膜上に調製したICG-HepG2スフェロイド（約100-10,000細胞塊）を添加し、近赤外蛍光内視鏡下で観察した。蛍光内視鏡の通常モードでは、ICG-HepG2スフェロイドが観察できないのに対して、蛍光モードでは全てのサイズのICG-HepG2スフェロイドを高感度に観察することができた。作製した近赤外蛍光内視鏡用検出器は、高感度にICG-HepG2スフェロイドを観察することができるが、さらに感度を高めるとノイズが発生することから、その閾値を見極めながら、有効性を高めてゆく必要がある。
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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
本研究課題は、蛍光内視鏡による再生・移植医療用細胞・組織構築物のリアルタイム可視化技術の構築を目的とする。初年度に引き続き、2年目は、① 近赤外蛍光内視鏡用検出器の高感度化、② 蛍光内視鏡、および蛍光顕微鏡（従来法）下で、蛍光標識した再生・移植医療用細胞・組織構築物の蛍光イメージング、③ 蛍光標識した再生・移植医療用細胞・組織構築物に対して、蛍光内視鏡を用いたリアルタイム蛍光イメージングを検証した。
実験系として、まず、それぞれサイズの異なる、インドシアニングリーン（ICG）で標識した再生・移植医療用細胞・組織構築物を創製した。続いて、ブタ組織表面上での、ICG標識した細胞・組織構築物のリアルタイムトラッキング実験を行った。結果、蛍光顕微鏡（従来法）下で、サイズの異なるICG標識した再生・移植医療用細胞・組織構築物（約100-10,000細胞塊）の可視化に成功した。ブタ組織表面上に、サイズの異なるICG標識した細胞・組織構築物を添加し、蛍光内視鏡下でのリアルタイム可視化に成功した。また、人工脂質二重膜モデル（人工細胞モデル）を構築し、その中に蛍光物質を封入し、その持続時間を改善することに成功した。
3年目は、これまでの成果、蛍光内視鏡による再生・移植医療用細胞・組織構築物のリアルタイム可視化と共に、さらに、高画質、高解像度、高感度時のノイズ低減などを改善し、その再現性および有効性について検証する。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度（3年目）の研究の推進方策として、2年目に引き続き、蛍光標識した再生・移植医療用細胞・組織構築物に対して、蛍光内視鏡下でのリアルタイム可視化の再現性、医療技術としての有効性評価を基本方策として研究を推進する。具体的には、1-2年目で得られた結果をもとに、生体組織表面上での蛍光標識した再生・移植医療用細胞・組織構築物のリアルタイムイメージングの有効性・再現性を検証し、医療技術として有益かどうか評価する。さらに、混濁した羊水中などの状況下でも、組織・臓器の表面・深部のイメージングが可能かどうかを検証する。高画質、高解像度、高感度時のノイズ低減などを改善し、内視鏡の特性を最大限に生かしながら、有効性・再現性を高める。本研究は、連携研究者、研究協力者に参画いただき、相互に協力・連携しながら検証を進める。
本研究では、ヒト由来細胞および実験動物を用いた研究が予定されている。機関の外部委員を含めた倫理審査委員会において生命倫理、安全管理を厳重に審査する。倫理委員会の承認かつ実施施設の長の許可を得て、全ての研究を遂行する。実験動物を用いる研究については、国立成育医療研究センター動物実験指針に準拠して研究を実施する。特に、動物愛護と動物福祉の観点から実験動物使用は、目的に合致した最小限にとどめる。またその際、麻酔等手段により苦痛を与えない等の倫理的配慮をおこなう。
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| Causes of Carryover |
（理由）
購入予定の細胞培養用培地（William's E Medium, 500mL, 2800円, ThermoFisher）があったが、残り金額が不足していたため。購入先（メーカー）の変更による実験結果の再現性の低下を避けるため。
（使用計画）
今後の使用計画として、細胞培養用培地（William's E Medium, 500mL, 2800円, ThermoFisher）を購入して実験を進める。
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