中型動物肝硬変モデルへの同種同系肝オルガノイド移植による肝硬変治療効果の検討

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19H03733
• Research Institution: Yokohama City University
• Principal Investigator: 村田 聡一郎 横浜市立大学, 医学部, 准教授 (40436275)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田所 友美 横浜市立大学, 医学部, 助教 (20507644) ; 谷口 英樹 東京大学, 医科学研究所, 教授 (70292555)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: オルガノイド / 肝硬変 / 同種 / iPS細胞

Outline of Annual Research Achievements

サル肝オルガノイドの作製：本研究ではサルiPS細胞を用いてヒトiPS細胞由来肝芽の作製方法に準じて内胚葉細胞、間葉系細胞、血管内皮細胞の分化誘導を試みた。その結果、3種の細胞の分化誘導法を確立した。さらに分化誘導した3種類の細胞からサルiPS細胞由来肝オルガノイドの作製法を確立した。

低侵襲の移植法の開発：肝硬変患者への肝オルガノイドの安全な移植法開発を目指し、マウスやラットの肝硬変モデルを用いて以下の検討を行った。1. 肝被膜剥離法の比較検討：肝硬変モデルの肝被膜を針等による鋭的剥離、生体接着剤塗布後の剥離、エネルギーデバイス(電気メス)、超音波外科吸引装置（CUSA）等、臨床で使用可能なデバイスを用いて剥離し、組織損傷、出血時間、出血量等の安全性検討を行った。その結果、超音波外科吸引装置が剥離部の組織損傷が軽度で出血量が少ない事が明らかになった。さらに剥離した肝臓表面に胎仔肝組織を移植し、生着効率を比較検討したところ、超音波外科吸引装置が鋭的剥離と同等の生着効率であることを確認した。2. 被覆剤の検討：肝表面に移植した組織の生着効率および増殖効率を引き出せる被覆剤の開発を行った。具体的にはアルギン酸ナトリウムにカルシウム溶液を添加して被覆する方法を検討した。比較対象としてマトリゲル、フィブリン、セルロース膜等を用いた。その結果、アルギン酸ナトリウムがマトリゲルと同等の組織生着効果を有することを明らかにした。これらの剥離方法の改良と被覆剤の開発により、カニクイザル肝線維化モデルへのサルiPS細胞由来肝オルガノイドの生着を確認した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

肝硬変の肝臓表面に安全に移植可能な被膜剥離法および移植組織の被覆剤を開発し、中型動物の肝線維化モデルでの移植検討を開始した。カニクイザルiPS細胞由来肝臓オルガノイドの作製法も確立したため、順調に研究が進んでいると考えられる。

Strategy for Future Research Activity

これまでに確立したサルiPS細胞由来肝臓オルガノイドをカニクイザル肝硬変モデルに移植し、治療効果を検討する。カニクイザル肝硬変モデルは薬剤を段階的に増量して急性肝不全を抑制する新規のプロトコールを用いる。移植法は昨年度改良した剥離方法と被覆剤を用いて実施する。具体的には、各種肝機能マーカー（アンモニア、ビリルビン、AST, ALT, 凝固能）、線維化マーカー（PIIIP, IV型コラーゲン、組織のヒドロキシプロリン、組織のsirius red染色）を検討する。少数例の解析のため、同一個体の線維化増悪の抑止効果を検討項目に加える。また、移植組織が腹膜播種を起こさないか安全性の検討も合わせて実施する。本研究ではiPS細胞を用いた同種肝臓オルガノイドの治療効果を検討する初の試みであり、本研究結果をもとに臨床試験を計画する。