2021 Fiscal Year Annual Research Report

脱細胞化組織機能の解明によるDestination Useデバイス設計指針の獲得

Research Project

Project/Area Number	21H04954
Research Institution	Tokyo Medical and Dental University
Principal Investigator	岸田晶夫東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 教授 (60224929)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	木村剛東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 准教授 (10393216) 橋本良秀東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 助教 (40638384) 中村奈緒子芝浦工業大学, システム理工学部, 准教授 (70754878) 佐々木善浩京都大学, 工学研究科, 准教授 (90314541)
Project Period (FY)	2021-04-05 – 2026-03-31
Keywords	脱細胞化組織 / 細胞外マトリックス / マトリックス結合型ベシクル / 組織工学 / 埋込型医療デバイス
Outline of Annual Research Achievements	人間の寿命が尽きるまで埋植可能（Destination Use: DU）が可能なバイオマテリアルの開発を目的として、生体組織から細胞成分を除去して得られる脱細胞化組織の特性を指標とし、細胞外マトリックス（ECM）の構造的因子および含有されている液性因子の双方について生体機能の解明を行うことでDUバイオマテリアルの設計指針を構築し、人工材料に実装する方法を開発する。本年度は種々の脱細胞化組織からマトリックス結合型ベシクル（MBV)の抽出について検討した。同じプロセスで脱細胞・抽出した場合で比較すると、脳＞胎盤＞小腸粘膜下組織＞膀胱＞血管の順で抽出量が異なった。また、MBVの粒径分布は多くの場合多相性を示し、エクソソームの様な単相性ではないため、起源が異なると考えられた。得られたＭＢＶの生物活性評価法について検討し、機能細胞の増殖性や生理機能評価によって評価可能であることを確認した。マクロファージ様細胞をゲノム編集し、Ｍ１分化時に蛍光を発する組み換え細胞を得た。これを用いて脱細胞化組織の生体適合性を観察したところ、予想ではＭ１分化が抑制されると考えていたが、それに反してＭ１分化を促進することがわかった。理由について今後検討する必要がある。人工材料への実装のため、脱細胞化組織の特性を維持したままでゲル化あるいはコーティング素材とする技術について検討した。その結果、高強度のゲルを得るためには、脱細胞化組織を調製する際のプロセスが重要であることが判明したが、その理由については不明である。脱細胞化組織全体の特性評価に関わるプロセスであるため、理由についても今後検討する。コーティング素材については、目的とする特性を備えたものが得られた。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 脱細胞化組織からのＭＢＶの抽出について条件の最適化が進んでいる。種々の組織から様々な条件で抽出を試み、抽出量、粒度分布に再現性が得られつつある。さらに、細胞を用いたＭＢＶの生物活性試験法も確立しつつある。ＭＢＶの物性評価については京都大学との討議を進めているが、コロナ禍の状況で資料の搬送に問題があり、予定より進まなかった。宅配便等の輸送では困難で、試料を研究者が持参する必要があるためである。エクソソームと起源が異なる可能性が明らかになり、エクソソームで採用されている評価方法がＭＢＶ評価に流用できるかについて検討が必要となった。またＭ１分化ならびにゲル化について、これまでに予想していなかった結果が得られたため、検討項目の増加および種々のプロセスの再確認の必要が生じた。これらの検討は予想外であるが、理由が明らかになった暁には、プロセスの再現性や生体適合性評価に全く新しい知見を与える可能性があり、本研究の進展に欠かせない未知のパラメータの手がかりが得られたと考えている。
Strategy for Future Research Activity	コロナ禍の状況を鑑みながら、京都大学との検討を進め、エクソソームとＭＢＶの同異性について確認を進める。ＭＢＶ上に表出されているタンパク質の解析を行い、ＭＢＶの本質的理解を進める。また、ＭＢＶの生物活性について細胞および動物実験によってその効果を解析する。マクロファージ様細胞のＭ１分化については、Ｍ２分化との比較や経時的変化、血清のプレコンディショニングなどの解析項目を増やして、その理由を探索する。また、動物実験による埋植試験により、移植片周囲の細胞の種類の経時的観察を行い、超早期の周辺細胞の機能と低炎症性との関連について検討する。脱細胞化組織のゲル化のプロセスを確定させ、高強度ゲルが得られる原因について解明できた場合には、論文化とともに知財化について検討する。また、コーティング対象の人工材料について、エレクトロスピニング法または３Ｄプリント法を用いて、形状について検討を行う。