Development of bio-pulsating ureter using self-organizing collagen tube

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22H03928
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Jikei University School of Medicine
• Principal Investigator: 佐々木 裕 東京慈恵会医科大学, 医学部, 非常勤講師 (80349589)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 本間 順 東京女子医科大学, 医学部, 助教 (50507366) ; 関根 秀一 東京女子医科大学, 医学部, 准教授 (60541737) ; 横尾 隆 東京慈恵会医科大学, 医学部, 教授 (70301538)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 尿管再生 / 人工代用尿管 / 尿管蠕動運動

Outline of Annual Research Achievements

１
尿管狭窄症は悪性腫瘍、先天性疾患など多彩な疾患によって生じる症候である。水腎症を引き起こし、腎機能の低下をもたらす為、外科的介入が必要となる。現状は尿管ステント留置や、腎瘻造設術が施行されることが多いが、定期的なデバイス交換が必要となり、感染症の原因となったり、QOLの低下を引き起こしたりするなどの問題点がある。また、腸管を用いた代用尿管や回腸導管造設術などの術式も選択され得るが、感染症の原因となったり、QOLの低下を引き起こしたりという問題は解決できず、侵襲度の高さからも適応となる状況は限られる。尿管狭窄症を解決するために人工代用尿管の開発が行われているが、尿管本来の蠕動運動を再現できないなどの問題点から実用化には至っていない。
本研究では、ラット水腎症モデルに対して生体内組織形成術を利用した自己組織化コラーゲンチューブを使用した代用尿管の検討を行う。今年度はラット尿管をコラーゲンチューブで再建し、拍動する心筋シートや脂肪由来間葉系幹細胞シートをコラーゲンチューブ周囲に巻きつけて尿管を構築した。コラーゲンチューブに心筋シートを付与し、尿管を再建する実験を行い、再建尿管を高い確率で開通させることに成功した。この結果は心筋シートからサイトカインが分泌され、パラクライン効果が与える影響と考えた。次に、パラクライン効果による抗炎症作用を利用した新規治療法として期待されるASCをシート状にして再建尿管に付与する実験を行った。これらの実験結果については論文化し、現在投稿中である。
一方で、尿管の蠕動を再現するために、尿管の蠕動運動を駆動するペースメーカー細胞であるカハール介在細胞を骨髄よりセルソーターを用いて単離を試み、分離方法の検討を行った。さらには、最終年度の前臨床試験に向けて、大動物実験に対する手術手技の確認を行なった。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

初年度でありながら、in vivoにおける検討を論文化し、投稿まで行なった。ex vivoにおいて生体内の環境を擬似的に再現するためバイオリアクターシステムの構築を行い、iv vivoを模した環境での培養が可能な環境を整えた。さらには大動物動物実験の手技を確立した。
本年度構築した基盤をもとに来年度以降の実験を推進する予定である。

Strategy for Future Research Activity

拍動付与による人工尿管開存メカニズムについて、作成した人工尿管に対して造影CT検査や免疫組織学的検討を行い、機能と長期開存に関わる因子の解析を行う。蠕動運動を伴う閉塞・狭窄を起こさない再生尿管を達成するために、灌流培養を行い、生体外で尿路上皮細胞の遊走、増殖に関与する因子を検討する予定である。