Development of implantable kidney organoids

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H04499
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Nishikawa Masaki 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (40843149)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 酒井 康行 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (00235128)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 腎臓 / 創薬支援デバイス / 再生医療 / オルガノイド / 前駆細胞

Outline of Final Research Achievements

Kidney organoids have shown promise in drug discovery, toxicity studies, disease models, and even as transplant tissue. However, the constructed structure only represented incomplete and local kidney structure due to the lack of urinary excretory pathway and vascular network, as well as the unestablished culture methods for some of the component cells. In this study, we developed a culture method for induction and expansion of stromal progenitor cells in both mouse and human cells. This has made it possible to supply all three types of renal progenitor cells at high-purity and high-quality in a highly efficient manner. Furthermore, by combining engineering and biological findings and approaches, we have achieved the extension of capillary networks to renal tissue from vascular-like tissue connected to external perfusion circuits.

Free Research Field

再生医工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

腎臓オルガノイドは、尿排泄経路と血管網が未整備で、かつ構成細胞の一部の培養法が未確立であったことから、局所的かつ不完全な腎構造の再現に止まっていた。本研究では、これまで未確立であったストローマ前駆細胞の分化誘導法および拡大培養法をマウスとヒトの両細胞で開発した。さらに、外部灌流回路とつながった血管様組織から腎臓組織への毛細血管網の伸展を達成した。これにより、高品質な腎臓オルガノイドの高効率な作成が可能となり、灌流や異所移植による成熟化と尿排泄が期待される。本研究によって達成可能となった精緻な腎オルガノイドは、創薬・疾患モデルのみならず再生医療への応用が大いに期待される。