2023 Fiscal Year Final Research Report

Development of an Artificial Cylindrical Organ Fabrication Method Using Gelatin Microspheres with Growth Factor Administration

Research Project

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Project/Area Number	21K08647
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 55010:General surgery and pediatric surgery-related
Research Institution	Nagasaki University
Principal Investigator	Uchida Fumitake 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 研究協力員 (00866270)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	松本桂太郎長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 教授 (80404268) 永安武長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 教授 (80284686) 町野隆介長崎大学, 病院(医学系), 助教 (90728081) 朝重耕一長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 客員研究員 (70457547) 谷口大輔長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 客員研究員 (20773758) 土肥良一郎長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 客員研究員 (00817786) 高木克典長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 客員研究員 (90635856) 野中隆長崎大学, 病院(医学系), 准教授 (30606463) 岩竹真弓長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 客員研究員 (40624614)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords	幹細胞 / 軟骨分化 / バイオ3Dプリンター / 細胞凝集 / 人工気管 / 成長因子 / ゼラチンマイクロスフェア
Outline of Final Research Achievements	Our goal was to obtain a certain cartilage quality by differentiating stem cells into cartilage using growth factors. Using a bio 3D printer, we fabricated an annular cartilage structure, a horseshoe-shaped cartilage structure, and a horseshoe-shaped cartilage structure combined with smooth muscle (mimic trachea). mimic trachea was successfully fabricated with horseshoe-shaped cartilage on the anterior surface and smooth muscle on the posterior surface, which was more similar to actual anatomic structures. We also succeeded in transplanting this structure into rats. In order to administer growth factors more efficiently, we have also experimented with a method of adding TGF-β1 to gelatin microspheres (GM) for sustained release within the structure, and succeeded in fabricating a tubular cartilage structure using hMSCs.
Free Research Field	再生医療
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	我々は、バイオ３Dプリンターを用いて、様々な種類の細胞のを組み合わせ、自由な形状の人工臓器を作製している。この品質を確保するため成長因子の投与を検討していた。しかし、三次元臓器培養液内で行うと大量の増殖因子を必要とし、コスト面、品質面でも理想的ではない。ゼラチンマイクロスフェアは、成長因子を内包させ、構造体内で成長因子を徐放することが可能である。これにより、三次元構造体へ増殖因子を効率よく投与することで、幹細胞を様々な細胞に分化させ、より強固で、安価な三次元臓器を安定的に作製したいと考えており、この有用性が確立されれば人工臓器の臨床応用への大きな足がかりになる。