2019 Fiscal Year Research-status Report
Application of gas mediator delivery system for the expanded criteria donor organs
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19K09108
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| Research Institution | Aichi Medical University |
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Principal Investigator |
畑山 直之 愛知医科大学, 医学部, 講師 (80534792)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小原 弘道 首都大学東京, システムデザイン研究科, 准教授 (80305424)
伊藤 恭彦 愛知医科大学, 医学部, 教授 (60402632)
小林 孝彰 愛知医科大学, 医学部, 教授 (70314010)
平井 宗一 愛知医科大学, 医学部, 教授 (70516054)
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 愛知医科大学, 医学部, 助教 (50815876)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | マウス / 腎臓 / ウルトラファインバブル / 一酸化炭素 / 虚血再灌流障害 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，酸素およびガスメディエータを含有したUFBを作成し，機械灌流保存法（MP）を用いた移植臓器に対するUFBの有効性を検証する．令和元年度は，MPにおける循環時間・温度・圧力や，UFBを含有させる溶媒，UFBに使用するガスの種類など，様々な条件がUFBへ及ぼす影響を検証した．また，マウス腎虚血再灌流障害モデルを用いてUFBの虚血再灌流障害への保護効果を検証した．
灌流環境における条件（灌流時間・温度・圧）について，UFB測定装置ナノサイトにて検討し，灌流時間および灌流温度・圧の変化はUFBの数・サイズに大きな影響を与えないことが分かった．さらに溶媒の含有物とUFBの数の相関を明らかにするため，グルコースの濃度とUFBの数の関係を調べた．グルコースの濃度が上がるに伴って，UFBの数が増加することが明らかとなった．ガス種による影響を明らかにするため，Air-UFBと一酸化炭素(CO)-UFBを比べたところ，数・サイズともに変化がないことが明らかとなった．マウス腎虚血再灌流障害モデルにて，CO-UFB投与群は，生理食塩水投与群と比較して，腎機能が有意に保たれることが分かった．
拡大適応ドナー(ECD)臓器の状態を改善させるにはMPが不可欠である．MPを使用する上で想定されうるUFBに与える条件（循環時間・温度・圧力，溶媒，ガス種）を検証し，それらが影響を及ぼさないことを明らかにした．またマウス腎虚血再灌流障害モデルにて，実際に虚血状態の腎臓に対して一定の効果を果たすことがわかった．つまり，UFBはMPに使用可能であることが示唆され，また血管から投与したUFBは，臓器内部の組織に効果を発揮することを示している．臓器移植のMPにおいて，UFBがガスメディエータの運搬体となり，これまで利用が限られていたガスの使用方法の幅を広げ，医療応用への新たな展開の一歩となるだろう．
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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
MPにおける臓器に対するUFBの有効性の検証を目的とした本研究は，段階を経て順調に進んでいる．MPがUFBに与える影響（循環時間・温度・圧力，溶媒，ガス種）を今回の検証で明らかにし，マウス腎虚血再灌流障害モデルにてCO-UFBがその効果を発揮することがわかった．これにより次年度以降の実験へ着実に進んでいける．しかし，今回のCO-UFBは，CO濃度100%であり，他のガスや混合ガスを検証していない．また，マウス腎虚血再灌流障害モデルの詳細な解析（組織評価や分子生物学的評価）が不足しているため，解析をさらに進める必要がある．これらのガスの検討と解析を加え，結果を裏付けるデータを確実にしていく．
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| Strategy for Future Research Activity |
令和２年度は，引き続きマウス腎虚血再灌流障害モデルの解析を行う．具体的には，腎を採取し，PAS染色による形態評価，免疫化学染色による細胞死・過酸化ストレスの定量を行い，電子顕微鏡にて微細構造を評価する．また，PCRにより炎症性サイトカイン，細胞死，抗酸化関連のmRNA発現を定量し，Western blot法により関連タンパク発現の定量を行う．
今回の検証で，ガス種によるUFBへの影響がないことがわかった．そこでCOだけでなく，他のガスメディエーター（H2S，NO，H2）においても，その効果があるのか検証したい．CO-UFB同様にマウス腎の虚血再灌流障害モデル（腎動脈を閉塞し，擬似的に心停止ドナー(虚血)臓器を作成，40分後に再灌流するモデル）を用いて，UFBを投与し，24時間後の腎機能（血中クレアチニン）を測定する．虚血再灌流障害に効くUFBの最適なガス種を調べていく．その後，ラット腎臓移植モデルへと解析を進める予定である．
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