Development of artificial bile duct for physiological bile duct reconstruction

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K09006
• Research Institution: The Tazuke Kofukai
• Principal Investigator: 田浦 康二朗 公益財団法人田附興風会, 医学研究所 腫瘍研究部, 研究主幹 (80378629)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鶴山 竜昭 公益財団法人田附興風会, 医学研究所 第1研究部, 研究員 (00303842) ; 上本 伸二 京都大学, 医学研究科, 教授 (40252449) ; 田畑 泰彦 京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 教授 (50211371) ; 祝迫 惠子 同志社大学, 生命医科学部, 教授 (70625300) ; 瀬尾 智 京都大学, 医学研究科, 客員研究員 (70646546) ; 福光 剣 京都大学, 医学研究科, 客員研究員 (70700516)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 人工胆管 / 胆管再生 / 生体材料 / ゼラチン不織布

Outline of Annual Research Achievements

ゼラチンは体内で酵素分解され、最終分解物はアミノ酸となる生体分解性の素材である。ゼラチンを利用した様々な製品が実臨床で使用されている。我々は日本毛織株式会社と協力して人工胆管の作製に着手し、不織布構造のゼラチンハイドロゲル(以下、ゼラチン不織布)を足場として採用し、これによる人工胆管を作製した。
生体材料の適正として、足場に細胞が浸潤し、組織構造を形成することが重要である。足場によって誘導されたさまざま細胞が、足場内でタンパク質や成長因子を分泌し、それらによってできた細胞外マトリックスに胆管上皮細胞や血管内皮細胞など特徴的な細胞が生着すると考えている。
我々は細胞外マトリックスの主成分として組織再生に重要なコラーゲンを分泌する線維芽細胞を用いて足場としての適正の評価を行った。ゼラチン不織布内に線維芽細胞が入り込み、足場内で増殖し、さらにコラーゲンタンパクが分泌されることを確認した。
小動物を用いた人工胆管の移植実験では、移植部位の経時的な評価を行い、ゼラチン不織布が、足場として、細胞浸潤、組織構造の構築を促した。ゼラチン不織布はやがて完全に分解され、胆管構造が再生されることを確認した。
これらの知見から大動物への移植実験のための人工胆管の試作を開始した。克服する課題は多く、大動物の胆管に吻合するための強度を得るためにはゼラチン不織布のみでは不十分であったので、強度を補完する目的で、ポリグリコール酸で作製したチューブを内層とし、その外層にゼラチン不織布のシートを巻き付ける形で人工胆管を作製した。その構造により強度の向上とともに胆管上皮の再生も確認できた。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

人工胆管の作製は日本毛織株式会社と共同で開発しているが、2020年度はコロナ禍の状況で試作等に遅れが生じ、実験の規制もあり大動物実験はほとんど進められなかった。2021年度は細胞実験、小動物実験の結果をまとめ、論文作製を行い、学術雑誌(Tissue Engineering Part A)に投稿し、3月22日に採用された(Published Onlineは4月６日)。コロナ禍の影響で大動物実験に用いる麻酔薬等の入荷に制限が生じていたが、2021年9月以降は試作を再開し、現在までに７症例の大動物実験を行った。改良を重ね６症例目では人工胆管部分に胆管上皮の置換を認めたが、安定して再現はできておらずさらなる症例の積み重ねが必要である。

Strategy for Future Research Activity

大動物に対して移植実験を７症例行っている。６症例目で人工胆管部分に胆管上皮の置換・再生が認められたため、その素材・構造を軸にさらに症例を積み重ねる方針である。それと同時に臨床応用に向けたさらなる素材の改良（強度の向上や手術手技の煩雑さの解消）を進めるために日本毛織株式会社と適宜面談を行っている。

Causes of Carryover

コロナウィルス等の影響により計画通りの実験が進まなかったため

Research Products

• [Journal Article] Characterization and role of collagen gene expressing hepatic cells following partial hepatectomy in mice. (2023)
  • Author(s): Kimura Y, Koyama Y, Taura K, Kudoh A, Echizen K, Nakamura D, Li X, Nam NH, Uemoto Y, Nishio T, Yamamoto G, Seo S, Iwaisako K, Watanabe A, Hatano E.
  • Journal Title: Hepatology Volume: 77 Pages: 443-455
  • DOI: 10.1002/hep.32586.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Bile Duct Regeneration with an Artificial Bile Duct Made of Gelatin Hydrogel Nonwoven Fabrics. (2022)
  • Author(s): Uemoto Y, Taura K, Nakamura D, Xuefeng L, Nam NH, Kimura Y, Yoshino K, Fuji H, Yoh T, Nishio T, Yamamoto G, Koyama Y, Seo S, Tsuruyama T, Iwaisako K, Uemoto S, Tabata Y, Hatano E.
  • Journal Title: Tissue Eng Part A. Volume: 28 Pages: 737-748
  • DOI: 10.1089/ten.TEA.2021.0209.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Increased Expressions of Programmed Death Ligand 1 and Galectin 9 in Transplant Recipients Who Achieved Tolerance After Immunosuppression Withdrawal. (2022)
  • Author(s): Hai Nam N, Taura K, Koyama Y, Nishio T, Yamamoto G, Uemoto Y, Kimura Y, Xuefeng L, Nakamura D, Yoshino K, Ogawa E, Okamoto T, Yoshizawa A, Seo S, Iwaisako K, Yoh T, Hata K, Masui T, Okajima H, Haga H, Uemoto S, Hatano E.
  • Journal Title: Liver Transpl. Volume: 28 Pages: 647-658
  • DOI: 10.1002/lt.26336.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] No impact of donor sex on the recurrence of hepatocellular carcinoma after liver transplantation. (2022)
  • Author(s): Taura K, Shimamura T, Akamatsu N, Umeshita K, Fujiyoshi M, Abe H, Morita S, Uemoto S, Eguchi S, Furukawa H, Takada Y, Egawa H, Ohdan H, Hatano E; Japanese Liver Transplantation Society.
  • Journal Title: J Hepatobiliary Pancreat Sci. Volume: 29 Pages: 570-584
  • DOI: 10.1002/jhbp.1134.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Utility of serum autotaxin levels for predicting post hepatectomy liver failure in hepatocellular carcinoma. (2022)
  • Author(s): Uemoto Y, Taura K, Kimura Y, Yoh T, Nishio T, Koyama Y, Seo S, Okazaki K, Nagao M, Igarashi K, Hatano E.
  • Journal Title: J Hepatobiliary Pancreat Sci. Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1002/jhbp.1278.
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Living donor liver transplantation for biliary malignancies ~ trials at our institution ~ (2022)
  • Author(s): Kojiro Taura, Satoshi Ogiso, Takayuki Anazawa, Eri Ogawa, Tatsuya Okamoto, Ken Fukumitsu, Takamichi Ishii, Takashi Ito, Naoko Kamo, Satoru Seo, Koichiro Hata, Toshihiko Masui, Etsuro Hatano
  • Organizer: 第122回日本外科学会定期学術集会
• [Presentation] Perioperative management for perihilar cholangiocarcinoma ; our bundled approach (2022)
  • Author(s): Kojiro Taura, Kenta Makino, Takamichi Ishii, Siyuan Yao, Takahiro Nishio, Yukinori Koyama, Satoshi Ogiso, Tatsuya Okamoto, Ken Fukumitsu, Satoru Seo, Koichiro Hata, Toshihiko Masui, Etsuro Hatano
  • Organizer: 第34回日本肝胆膵外科学会・学術集会
• [Presentation] 生体肝移植は切除不能肝門部胆管癌に対する最後の砦となり得るか？ (2022)
  • Author(s): 田浦康二朗、伊藤孝司、波多野悦朗、穴澤貴行、長井和之、 福光剣、内田洋一朗、石井隆道、瀬尾智、秦浩一郎、 清水大功、宇座徳光、松尾幸憲、南口早智子、金井雅史
  • Organizer: 第58回日本胆道学会学術集会