Ex vivo reconstruction of hematopoietic function using 3D culture of umbilical cord blood cells

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20K12592
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 三好 浩稔 筑波大学, 医学医療系, 講師 (70292547)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 造血幹細胞 / ストローマ細胞 / 三次元培養 / 共培養 / 臍帯血 / PVA / ティッシュ・エンジニアリング

Outline of Annual Research Achievements

造血幹細胞移植の中で、臍帯血移植は通常の骨髄移植に比べて未分化な細胞を多く含むものの、採取できる造血幹細胞 (HSCs) の数が少ない。そこで、培養系において臍帯血中のHSCsを効率的に増幅できる方法を確立することが求められている。
研究代表者らの従来の研究において、多孔質樹脂を担体とする三次元培養系で臍帯血細胞 (UCBCs) を培養することでUCBCs 中のHSCsを効率的に増幅できること、および UCBCsにはHSCsの増幅を支持するストローマ細胞が含まれていること、がわかった。そこで本研究では、1) 各種刺激因子を用いてUCBCs中のストローマ細胞を増殖させる研究、2) 臍帯血血漿 (UCB-P) がHSCsの増幅に及ぼす影響の検討、および 3) UCB-P の使用量を低減する方法の検討（主に最終年度に実施）、の３点について研究した。
まず、UCBCs 中のストローマ細胞を増殖するための実験では３種類の刺激因子を用い、これらの濃度や組み合わせを変えて培養実験を行ったものの、細胞を安定して増殖させることができなかった。そこで、自己臍帯血由来の材料でHSCsを増幅できる可能性を持つ成分として、臍帯血血漿 (UCB-P) の影響を調べた。培地に添加したUCB-Pの効果を一般的な牛胎仔血清 (FBS) と比較したところ、UCB-Pを用いた場合の方がHSCsの増幅度は高かったことから、UCB-Pの有効性が確かめられた。ただしUCB-Pの量は限られることから、培地にpolyvinyl alcohol (PVA) を添加することでUCB-Pの使用量を低減できる可能性について最終年度に検討した。その結果、HSCsの増幅が難しい条件下ではPVAが増殖を促進することがわかったことから、PVAを用いることでUCB-Pの添加濃度を低減できる可能性が示唆された。