新たな内因性生理活性ガス送達システムの構築と移植医療への応用

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19H04493
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: 平井 宗一 日本大学, 医学部, 教授 (70516054)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 内藤 宗和 愛知医科大学, 医学部, 教授 (10384984) ; 福重 香 愛知医科大学, 医学部, 助教 (30805023) ; 横田 紘季 名城大学, 理工学部, 助教 (50815876) ; 畑山 直之 愛知医科大学, 医学部, 准教授 (80534792)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 内因性生理活性ガス / ガス送達システム / 移植

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、常温・常圧で気体であり、高濃度では毒性が高い内因性生理活性ガスを移植臓器内部の標的組織に運搬する送達システムの構築が最終目的である。最初の取り組みとして、新たなガス運搬体として、気泡径が1μm未満（平均気泡径約100-200nm）であり、水中安定性の特徴を有する、医療用のウルトラファインバブル (UFB)作成装置の開発を行った。初年度に開発したディスポーザルの器具を使用しようした完全閉鎖型循環式UFB作成装置を用いて実験を遂行した。ラットの肝臓の24時間保存において、既存の方法（UW液を用いた単純浸漬法）と比較してUFBを含有した保存液で保存（UW液に各種特定のガスによるUFBを含有した保存液を作成し、単純浸漬法にて保存）した臓器が有意に状態が良いことを、体外循環装置を用いて、保存後再灌流時における胆汁量、門脈圧、酸素消費量を評価した。また、体外循環装置による再灌流後の肝臓組織、各種遺伝子発現を評価した。これらの結果から、UFB含有保存液が、通常の保存液より再灌流時の機能を維持することが明らかとなった。さらに、ガス種や混合ガスの割合の検討を行なった。基本的には、酸素と一酸化炭素による異なる分圧により作成したUFBでの効果を検証した。方法は、上記の方法と同様に、UWによる単純浸漬とUFBを含有したUWによる単純浸漬を比較した。その結果、分圧の違いにより保存状態が異なることが明らかとなった。現在詳細な解析を行なっている。

Current Status of Research Progress

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

Reason

当初の計画によると、これまでに作成した生体・臓器投与可能なUFB作成装置、完全閉鎖型循環式UFB作成装置を用いて、ラット臓器保存（肝臓）の実験系にて、UFB含有保存液が有効であることが明らかとされ、予定通りの実験が遂行されている。

Strategy for Future Research Activity

現在、生体・臓器投与可能なUFB作成装置、完全閉鎖型循環式UFB作成装置の試作機を用いて、小動物移植臓器保存の効果を検証している。令和４年度は、大動物移植用臓器保存モデルを用いたUFBの効果の詳細な検証を行う予定である。さらに、細胞培養を用いたUFBの効果について以下の項目にて検証を行う予定にしている。
現在、実験を遂行していくに当たり、UFB単独の効果であるか、溶存ガスによる効果であるか不明であり、これらの効果を分けて立証することは困難であるという課題にあたっている。今後は、このことを踏まえた実験を行う予定である。