2021 Fiscal Year Research-status Report
The optimization of physiological stimulation for ex vivo lung bioengineering and the establishment of an international foundational study network
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20KK0255
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
土谷 智史 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 准教授 (30437884)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
土肥 良一郎 長崎大学, 病院(医学系), 助教 (00817786)
溝口 聡 長崎大学, 病院(医学系), 医員 (20816706)
渡邉 洋之助 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 客員研究員 (30457551)
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| Project Period (FY) |
2020-10-27 – 2024-03-31
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| Keywords | 肺再生 / 生理的刺激 / 肺胞バリア機能 / 移植 / バイオリアクター |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本事業は“臓器として機能する再生肺”の創出を目指す。臓器再生/移植医療分野では、臓器を“脱細胞化”し、残った組織骨格を鋳型に組織を再構成する“再細胞化”による臓器再生が注目されている。我々はYale大学との共同研究により同手法を用いた再生肺の創出に取組んできた。創出された再生肺は構造的には未熟であり、短時間で呼吸機能は廃絶してしまうが、毛細血管内の血栓形成と肺胞バリア機能の破綻がその理由と考えられる。これに対し我々は、独自に血管壁バリア機能と肺胞上皮バリア機能を強化する手法を開発した。本研究では発生学的見地から、“適度な生理的刺激”という新たな因子に着目し、以下の①～⑤を目標とした。
①Yale大学が開発したバイオリアクターを活用して呼吸運動などの生理的刺激の肺再生への影響を解明する。②肺胞バリア機能、毛細血管の血液灌流を維持できる生理的刺激の最適条件を見出す。③再生肺の動物での移植実験・機能評価を行い、我々の脱細胞化-再細胞化技術を完成させる。④前臨床試験を視野に入れ、ヒトサイズのブタ肺再生を試みる。⑤若手研究者が計画に参画し、国際共同研究の中心的役割を果す。
2021年度は、脂肪由来幹細胞を使った肺胞上皮のバリア機能評価をまとめ、報告した(IshiiらPharmaceutics 2021)。脂肪由来幹細胞と骨髄由来幹細胞の肺胞バリア機能強化能を比較したところ、有意に脂肪由来幹細胞のバリア機能強化能が高かった。
次に細胞の脱細胞化組織骨格への生着率を上げるため、脱細胞化組織骨格へのエラスチンコーティングを行ったが生着率の改善は少なかった。よって、幹細胞をコラーゲンやラミニン上で培養させることで生着率を向上させる手法を開発した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
新型コロナによる渡航制限により、受け入れ側のYale大学との共同実験が開始できなかったため。
当施設においては、脱細胞化組織骨格内での血管再生に続き肺胞上皮の再生を行っているが、肺胞細胞の生着率が低いため、さまざまな工夫を繰り返しながら生着率を向上させる実験を行っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
Yale大学と密に連絡を取りながら、若手研究者を中心として国際共同研究を行い、遅れを取り戻す。
Yale大学では、灌流用の流量モニター(血流量)や圧モニター（肺動脈圧、肺静脈圧、肺胞内圧等）を精密に管理できるバイオリアクターを開発している。次年度は溝口聡が渡航し、このバイオリアクターを使用して生理学的刺激を与えながら、iPS細胞や肺由来幹細胞であるbasal cellなど多くの組み合わせの細胞を播種して肺再生を行う。そして、それぞれの細胞間の影響をSingle cell RNA sequenceを用いて解析し、完成度の高い再生肺の創出を目指す。
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| Causes of Carryover |
新型コロナの影響によりYale大学に赴くことができず、旅費が発生しなかった。繰越金は渡航費用や現地での物品購入に充てる。
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Research Products
(3 results)
