Fabrication of detachable-liver based on liver-derived ECM sponge needle

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21K19915
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 堺 裕輔 九州大学, 工学研究院, 准教授 (10608904)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 江口 晋 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 教授 (80404218)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2024-03-31
• Keywords: 肝臓 / ECM / 構造タンパク質 / スポンジ / ニードル / 肝再生医療

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、肝臓由来細胞外マトリックスを基盤とした細孔制御スポンジニードル（L-ECM/PcSN）を開発し、肝臓表面に搭載可能なDetachable-Liverを作製することを当初の目的とした。
2023年度は、表面がフィルム状の多層アガローススポンジニードル基材（Multi-layer sponge needle; MSニードル）の物性とin vitro及びin vivoでの細胞培養評価を行った。直径**mm、高さmmのMSニードルを作製し、BSA（ウシ血清アルブミン; 分子量66.5 kDa）とLDH（L-乳酸脱水素酵素; 140 kDa）の拡散試験を実施した。BSAは早期に拡散供給されるものの、補体と同等の分子量を持つLDHの拡散は抑制された。すなわち、MSニードルはフィルム構造を有することで、細胞・液性免疫を抑制し得ることが示唆された。
MSニードルにラット初代肝細胞を4.0×10^5 cells/mLで播種し、7日間アガロースゲル上で培養した。一般的なコラーゲンコートディッシュ、コラーゲンスポンジやアガローススポンジでは培養5日目にはアルブミン産生能が低下・消失するものの、MSニードルでは向上・維持された。肝特異的な遺伝子発現解析では、Cps1やArg1（尿素回路）、Foxo1（糖新生）、G6pc（解糖系）等、遺伝子発現レベルが維持された。HE染色で確認された組織体形成や、液性因子の拡散供給に起因していると考え得る。また、肝臓表面にMSニードルを穿刺、ラット初代肝細胞を播種したところ、in vitroと同様にスフェロイドを形成し、少なくとも5日間、生存した。MSニードルは容易に除去することが可能であった。
一方、肝組織形成のための細胞増殖展開は実施できなかった。また、MSニードルへのL-ECMの導入は、研究推進中である。