医工連携によるミニチュアヒト肝臓創成とそのex vivo培養がもたらす革新的医療

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20H03744
• Research Institution: ASO CORPORATION(ASO IIZUKA HOSPITAL)
• Principal Investigator: 山下 洋市 株式会社麻生(株式会社麻生飯塚病院医学研究推進本部), 外科, 部長 (00404070)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井嶋 博之 九州大学, 工学研究院, 教授 (10274515) ; 馬場 秀夫 熊本大学, 大学院生命科学研究部(医), 教授 (20240905) ; 米満 吉和 九州大学, 薬学研究院, 教授 (40315065) ; 相島 慎一 九州大学, 医学研究院, 教授 (70346774)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ミニチュアヒト肝臓 / 脱細胞鋳型肝臓 / ex vivo培養 / オルガノイド / 機能性ゲル基材

Outline of Annual Research Achievements

① 低密度多段階播種によるミニチュアヒト肝臓内生着肝組織の分布均一化：前年までの検討で、HUVECで門脈を内皮化した後に細胞の播種経路を肝動脈とする事でミニチュアヒト肝臓内での肝細胞の類洞様配列を再現した。しかし、類洞様構造がみられる生着肝組織はミニチュアヒト肝臓の極く一部に限られ、その分布が極めて不均一だった。そこで、細胞播種密度や播種回数を変えてミニチュアヒト肝臓を作製し、生着肝組織の分布をＨ＆Ｅ染色で検討した。1x107cells/mLのone shot播種より、1x105 cells/mLの低密度多段階播種の方が、ミニチュアヒト肝臓内の広範囲に均一に生着肝組織が確認された。Alb、HNF4A、CYP3A4などの発現も向上し、高い肝特異機能の発現が確認された。
② ミニチュア肝臓内での管腔様構造の再現：ヒト初代培養肝細胞＋HUVEC＋ヒト脂肪由来間葉系幹細胞（ADSC）を鋳型肝臓に播種して4日間のex vivo還流培養を行った所、肝細胞の類洞様配列に加えて、組織内に径15μm程度の管腔様構造が確認できた。この管腔様構造と門脈が連結できれば、より高い肝特異構造を実現できると考えている。
③ オルガノイド播種による高い肝特異機能の発現：ヒト初代培養肝細胞をチップで培養してオルガノイド（粒径100μmのスフェロイド）を作製し鋳型肝臓に播種してex vivo還流培養を行った所、ヒト初代培養肝細胞の単一細胞播種の場合より高いアルブミン分泌を示した。
④ オルガノイドへの酸素供給を増加させるための工夫：ヒト初代培養肝細胞＋HUVEC＋ヒトADSCをチップで培養してオルガノイドを作製した。このオルガノイドを蛍光顕微鏡で観察すると、オルガノイドの中央部にHUVECが集簇していた。酸素供給の最も悪いオルガノイドの中央部に脈管を創る事ができる可能性がある。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Presentation] Development of a functional miniature liver based on the right lobe of mice (2023)
  • Author(s): Lucija Stefan1, Mario Kokichi Uehara1, Fanqi Wu1, Yukako Fukuda1, Yo-Ichi Yamashita2, Shinichi Aishima3, Yasuhiro Ikegami1, Yusuke Sakai1, Hiroyuki Ijima1 1 Kyushu University, Dept. of Chemical Engineering 2 AsoIizuka Hospital, 3Kyushu University, Dept. of ScientificPathology
  • Organizer: 第23回日本再生医療学会