2013 Fiscal Year Annual Research Report
構造体内潅流システムによる栄養血管網付き三次元再生組織の大型化
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25293273
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
小山 博之 東京大学, 医学部附属病院, 特任准教授 (10241994)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮田 哲郎 東京大学, 医学部附属病院, 届出研究医 (70190791)
保科 克行 東京大学, 医学部附属病院, 助教 (90571761)
保坂 晃弘 東京大学, 医学部附属病院, 助教 (90625170)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 人工臓器 / 再生医学 / 外科 / 細胞・組織 |
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| Research Abstract |
大型で高機能な三次元再生組織の構築には栄養血管網の付与が不可欠だが、これを実現する方法は確立されていない。研究担当者らは、血管新生を誘導するマトリックス状材料（血管新生制御マトリックス）とともに多数のスフェロイド（直径数百ミクロンの細胞集塊）を移植して移植母床から各スフェロイド間に血管網を誘導することにより、トータルとして栄養血管網付き三次元再生組織を構築する方法を提唱している。しかし、この方法では栄養血管網が誘導されるまでの間にスフェロイドが機能低下をきたす可能性が危惧される。それを回避するための技術開発として以下の研究を実施した。
(1)構造体内潅流システムの試作とその評価
血管新生制御マトリックスに多数のスフェロイドを包埋することにより、安定した構造をもつ三次元再生組織構造体（S/M構造体）を作成した。この S/M構造体にさらに培養液の潅流を可能とする中空糸を複合化させることにより 、in vivoでの培養液潅流を可能とする「構造体内潅流システム」を試作した。心筋細胞及び肝細胞で構築したS/M構造体にこの構造体内潅流システムを適応したところ、in vitro評価では構造体内におけるスフェロイドのviability維持と、心筋S/M構造体においては拍動を観察することができた。しかし、ラット移植モデルを用いたin vivo評価では、構造体内全域におけるスフェロイドの生着を得るには至っておらず、さらなる条件検討が必要と考えられた。
(2)構造体内における血管様構造の構築実験
血管新生制御マトリックス内に予め血管内皮細胞や間葉系幹細胞を包埋して三次元血管様構造を構築した後に、ラットモデルに移植する実験を行い、血管網誘導の迅速化が可能であることを明らかにした。また、ホストとレシピエントの血管内皮細胞を染め分けることにより、構築した血管様構造とホストの血管系が連結されることも示した。
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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
平成25年度の研究計画は、以下の３項目よりなる。
(1)構造体内潅流システムの開発：計画通り構造体内潅流システムの試作とin vitroでの実証実験を実施した。
(2)構造体内における血管様構造の構築：計画通り血管内皮細胞や間葉系幹細胞を包埋することによりS/M構造体内に予め三次元血管様構造を構築することができた。
(3)構造体内潅流システムを用いた血管網付き再生組織の生体内構築：計画通り前記(1)で開発した構造体内潅流システム付きS/M構造体をラットモデルに移植する実験を実施し、最適化に必要なデータを蓄積した。また、前記(2)で作成した血管様構造付きS/M構造体をラットモデルに移植する実験も実施し、その有効性を示唆する所見を得た。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成25年度に実施した「構造体内潅流システムの開発」、「構造体内における血管様構造の構築研究」、「構造体内潅流システムを用いた血管網付き再生組織の生体内構築」の３項目の研究を今後も継続・推進する。
特に、平成25年度は結果的にin vitro実験により多くの時間が割かれ、in vivo実験にあてる時間が当初想定していたより少なかった。したがって平成26年度以降は、すでに得られたin vitro実験の結果を基盤として、よりin vivoにシフトした研究推進を予定している。
これに加えて、平成26年度以降は、上記の結果をもとにして「構造体内潅流システムの大型化に向けた装置改変の研究」も順次推進していく予定である。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
「今後の推進方策」欄でも述べたが、平成25年度研究ではin vitro実験に多くの時間が割かれ、in vivo実験にあてる時間が当初想定していたより少なかった。そのため、in vivo実験に使用を予定していた予算の一部に未使用分が生じ、次年度使用分とした。加えて、平成25年度備品としてマイクロシリンジポンプを購入予定であったが、研究を早期に着手するため年度開始前に他の予算でこれを購入した。そのため、この使用しなかった備品分も次年度使用分とした。
前述のようにH26年度以降はin vivo実験にシフトした研究推進を予定しているため、当初予定より多くの予算を必要とする見込みである。これに次年度使用分の一部を充てる計画である。また、平成26年度以降に予定している「構造体内潅流システムの大型化に向けた装置改変の研究」では、システムの大型化のために様々な素材をテストすることが想定される。その購入費用として次年度使用分の一部をも合わせて充てることにより、素材選択の幅を広げたいと考えている。
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[Journal Article] Cyclic RGD-linked polymeric micelles for targeted delivery of platinum anticancer drugs to glioblastoma through the blood-brain tumor barrier2013
Author(s)
Miura Y, Takenaka T, Toh K, Wu S, Nishihara H, Kano MR, Ino Y, Nomoto T, Matsumoto Y, Koyama H, Cabral H, Nishiyama N, Kataoka K
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Journal Title
ACS Nano
Volume: 7(10)
Pages: 8583-8592
DOI
Peer Reviewed
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