細胞積層法を用いたiPS細胞由来高機能三次元組織グラフトの実現

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20K17613
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 美濃地 貴之 大阪大学, 医学部附属病院, 医員 (30850325)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 膵島移植 / 皮下移植 / 再生医療 / 交互積層法 / iPS細胞

Outline of Annual Research Achievements

近年、組織移植や臓器再生の試みが盛んに行われているが、個々の細胞レベルでの組織移植では、その機能は限定的であり、かつ長期生着を得ることは困難である。本研究では、細胞ソースとしてヒト人工多能性幹細胞（iPSC）由来膵β細胞を用いて、細胞外マトリックスによる細胞積層技術である交互積層法により、三次元膵組織を立体構築し、生体内における機能性について検討を行い、次世代の移植・再生医療への臨床応用を目指すことを本研究の目的とした。本研究では、交互積層法を用いて構築した血管構造を伴う3次元ヒトiPSC由来β細胞スフェロイド組織（血管化β細胞スフェロイド組織）を、糖尿病化免疫不全マウスに皮下移植を行った。血管構造を伴わない組織の皮下移植との比較により、随時血糖値およびグルコース負荷試験での血糖値の有意な低下を認めた。また血管化β細胞スフェロイド組織内の免疫組織化学による検討において、有意にグラフト内血管数を多く認め、さらにはグラフト内でレシピエント由来血管が経時的に増加すること、およびグラフト由来血管と吻合する所見を認めた。以上より、交互積層法を用いて構築した血管化β細胞スフェロイド組織の皮下移植により、糖尿病化マウスの血糖値の改善を認め、1型糖尿病に対する治療効果を認めた。その機序としてレシピエント由来の血管新生が考えられた。本結果は、同移植法が、安全な移植部位である皮下への新規移植法の開発に有用であり、1型糖尿病患者に対する再生医療の確立に向け、大きな意義を持つと考えられる。