生体内組織形成術を応用した多能性再生幹細胞含有ゲルによる新たな筋肉再生技術の開発

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K08991
• Research Institution: Saitama Medical University
• Principal Investigator: 鈴木 啓介 埼玉医科大学, 医学部, 客員講師 (50724887)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 古村 眞 東京大学, 医学部附属病院, 特任教授 (10422289) ; 中山 泰秀 東京大学, 医学部附属病院, 客員研究員 (50250262) ; 疋田 温彦 東京大学, 医学部附属病院, 特任研究員 (60443397) ; 藤代 準 東京大学, 医学部附属病院, 教授 (60528438)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 生体内組織形成術 / biosheet / 多能性再生幹細胞含有ゲル / 再生医療 / 筋肉再生

Outline of Annual Research Achievements

生体内組織形成術(in-body tissue architecture; iBTA)は生体内で異物が被包化される現象を利用し、皮下組織に非吸収性の鋳型を埋入し、周囲に再生医療の材料となる線維性結合組織体を作成する技術である。我々は動物実験によりiBTAにより作成したシートであるbiosheetを横隔膜に移植すると筋組織が再生することを確認した。biosheetに組織再生に必要な幹細胞や成長因子が含まれていると考えており、本研究ではbiosheetを処理してゲル(多能性再生幹細胞含有ゲル)を作成し、注入療法による筋肉再生を開発し、胃食道逆流症や直腸肛門奇形術後の便失禁など筋肉の低形成・機能不全を有する小児外科疾患に応用することを目指す。
マウス背部皮下にシリコン製の鋳型を埋入し、周囲に形成される線維性組織biosheetを採取した。biosheetをコラゲナーゼで処理して細胞を抽出した。採取した細胞にフローサイトメトリー解析を行い、構成する細胞の表面マーカーについて解析した。さらにbiosheetのプロテオーム解析を行い、成長因子等の再生関連因子について網羅的に解析した。
さらにEGFPトランスジェニックマウスを用いてbiosheet作成し、これより採取・培養した細胞を生分解性ゲルに懸濁し、注入用のゲルを作成した。これをC57BL/6Jマウスの腹直筋(骨格筋)に注射し移植した。1ヵ月後に移植した腹直筋を摘出し現在、組織学的解析を行っている。注入したGFP陽性の細胞が骨格筋内に存在することが確認され、免疫組織化学染色により筋組織の再生、増生を検討中である。

Current Status of Research Progress

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

Reason

biosheetよりゲルを作成するためのbiosheetの処理方法、懸濁するゲルの選定、筋肉への移植条件や手技などの検討、準備に時間を要した。

Strategy for Future Research Activity

現在解析中のbiosheetより作成した多能性再生幹細胞含有ゲルの腹直筋への注入・移植結果を基に、ゲルの作成、移植条件を再検討し最適化を行う。さらに胃壁を用いた平滑筋への移植・再生実験も進める計画である。併行して筋肉の形成・機能不全を有する便失禁モデルや胃食道逆流症モデルの作成も進めていく。

Causes of Carryover

実験手法や条件の検討、使用するゲルの準備等に時間を要し、実験の遂行が当初の予定よりやや遅れたため次年度使用額が生じた。
(使用計画)
・biosheet及びゲルの作成、移植実験のための物品、動物の購入
・検体の解析のための試薬や外注検査費用