2022 Fiscal Year Research-status Report
The improvement in islet engraftment using a gelatin hydrogel nonwoven fabric on subcutaneous islet transplantation
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21K08591
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
稲垣 明子 東北大学, 医学系研究科, 助教 (20360224)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
後藤 昌史 東北大学, 医学系研究科, 教授 (50400453)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 膵島移植 / 細胞移植 / 皮下移植 / 血管新生 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
現行の膵島移植の標準移植法は門脈移植であるが、今後の再生医療との融合を視野に入れると、低侵襲でアクセスが容易な皮下移植の実現が切望されている。しかし、皮下は膵島の生着効率が悪いため、細胞外マトリックスや新生血管誘導による移植環境の最適化が必須である。そこで本研究では、不織布構造ゼラチン基材（gelatin Hydrogel nonwoven fabric; GHNF）を移植予定箇所の皮下に前留置する、皮下膵島移植プロトコールの確立を目的とする。2021年度はマウスモデルにおいて適留置期間が６週であることを明らかにした。そこで、2022年度は、皮下における膵島生着環境の最適化に関わる因子の解析を行った。C57BL/6マウス皮下に、2枚のGHNFの間にスペーサーとしてシリコンを挟んで留置し、留置期間を2週間（2W群）、4週間（4W群）、6週間（6W群）、8週間（8W群）の4群を設定して、皮下組織の免疫組織化学染色、炎症性・抗炎症性サイトカインの測定、リアルタイムPCRによる細胞外マトリックスやサイトカイン等の遺伝子発現解析を行った。
免疫組織化学染色の結果、膵島移植前のGHNF周囲被膜および膵島移植後の膵島周囲間質でのvon Willebrand factor（vWF）陽性血管数は6W群で有意に増加した（p<0.01）。膵島周囲線維被膜部のECM（ラミニン、コラーゲンⅢ、コラーゲンⅣ）割合は、留置期間に応じて増加傾向があり、8W群が有意に高値であった（p<0.01）。GHNF内および周囲の被膜内のCD206陽性細胞は2W群が最も多く、経時的に減少した（p<0.01）。IL-1b、IL-γ等の炎症性サイトカインは2W群で最も高く、経時的に減少し、8W群で再上昇した。リアルタイムPCRでは2W群に比べて6W群で22遺伝子の増幅がみられた。
また、ラット皮下移植モデルにおいて、GHNFの至適前留置期間が３週間であることを、確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2022年度は当初の計画通りマウスモデルにおける皮下膵島生着環境の最適化に関わる因子の解析を行い、膵島生着に関与していると考えられる新生血管因子、細胞外マトリックスやサイトカインを同定することできた。また、ラットモデルにおいて、GHNFの至適留置期間を確認することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
マウスモデルの検証で、GHNF前留置部に新生血管網の評価をCT血管造影で行う計画であったが、解像度等の問題で微小血管の検出には不向きであることが判明した。そこで、血管内皮細胞の糖鎖を特異的に認識するトマトレクチンを静脈投与し、共焦点レーザー走査顕微鏡微で微小血管網を観察する方法に切り替えて評価を行う。また、GHNFに脂肪由来幹細胞（Adipose-derived Stem Cell:ADSC）を付加することで、移植成績の上乗せされるかを検証する。さらに、ラットモデルにおけるGHNF前留置の移植効率に対する効果を、糖尿病ラットモデルへの皮下膵島移植によって明らかにする。
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| Causes of Carryover |
当初の計画よりも２年間で使用した動物数が少なかったため、動物購入費用、血糖測定用チップ、薬品類等の購入額が少なく、また抗体等の試薬の購入額も少なかったために次年度使用額が生じた。
次年度は、動物購入費（マウス、ラット）、免疫染色用の抗体、血管標識用の蛍光標識トマトレクチン、GHNF、および論文投稿費用等に助成金を使用する計画である。
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[Presentation] Liver surface can be a promising transplant site for pancreatic islets using a gelatin hydrogel nonwoven fabric2022
Author(s)
Yukiko Endo, Akiko Inagaki, Takehiro Imura, Hiroaki Mitsugashira, Ryusuke Saito, Takumi Katano, Shigehito Miyagi, Takashi Kamei, Michiaki Unno, Yasuhiko Tabata, Masafumi Goto.
Organizer
29th International Congress of The Transplantation Society (TTS 2022)
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[Presentation] A gelatin hydrogel nonwoven fabric improves outcomes of subcutaneous islet transplantation2022
Author(s)
Norifumi Kanai, Akiko Inagaki, Yasuhiro Nakamura, Takehiro Imura, Hiroaki Mitsugashira, Ryusuke Saito, Shigehito Miyagi, Takashi Kamei, Michiaki Unno, Yasuhiko Tabata, Masafumi Goto.
Organizer
29th International Congress of The Transplantation Society (TTS 2022)
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