2014 Fiscal Year Research-status Report
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25560191
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
牛田 多加志 東京大学, 医学系研究科, 教授 (50323522)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉野 修 富山大学, その他の研究科, 准教授 (00466757)
廣田 泰 東京大学, 医学部附属病院, 講師 (40598653)
岸田 晶夫 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 教授 (60224929)
古川 克子 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90343144)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 再生子宮 / 脱細胞化担体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
再生医療は，ポリ乳酸に代表される生体内分解性高分子で生体組織の３次元構造を成形した後に細胞を播種後，生体内に移植し，生体および細胞の再生能によって，組織再生を実現する組織工学のコンセプトの基盤に発展した学門である．しかし，現実には材料の分解速度と組織再生能のバランスがとれない場合が多く，これまでに実現している組織再生の例はほとんどない．高次の複雑構造を有する組織の構築も困難を極めると同時に，さらに分解産物による免疫反応も無視することができず，生体内分解性高分子による組織工学的手法による複雑で大型な臓器の再生医療は実用化の目処すらたっていない．このような背景のもと，脱細胞化組織を用いた再生医療では，心臓，肺，腎臓，肝臓をはじめとする複雑な構造を有する組織の再生に実験動物で成功していると報告されていることから，臨床に最も近いアプローチであるとの期待が高まっている．脱細胞化組織は生体組織の高次構造を人間の力では再現できない部分まで保存した形で医療応用できることから，近年，再生医療の分野で最も注目を集めているアプローチである．本研究グループの東京医歯大の岸田らは，600MPa以上の超高静水圧下では，細胞外マトリクスを変性させず，細胞を高効率に破壊して除去するプロセスを世界にさきがけて開発した．再生子宮用の担体として本研究では，超高静水圧と界面活性剤処理による脱細胞化子宮を作製し，モデルラットに移植したところ，構築した再生子宮が迅速かつ優れた組織構築能を保有していることを世界にさきがけて証明した（PLOS One, 2014）．本研究が，良好な妊孕性を保有する再生子宮パッチの可能性を示唆しているものと考えている．
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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
これまでに，従来の脱細胞化手段である界面活性剤処理または超高静水圧処理で，ラット子宮から細胞除去が可能であることを，ＤＮＡの定量解析，組織切片による解析から明らかにした．さらに，細胞除去後の細胞外マトリクスの保存状況を，電子顕微鏡，タンパク質の定量解析によって調査したところ，いずれの処理によってもマトリクスが保持されていることが証明された．電子顕微鏡によるコラーゲン線維の観察を行ったところ，超高静水圧および界面活性剤ともに変性部位の存在は認められず，そして超高静水圧のほうがよりコラーゲン線維の密度が処理前のサンプルに近い特性を有することがわかった．本再生子宮をラットの子宮の欠損部位に１か月移植し，組織の形態学的な観察およびマトリクス・ＤＮＡ含有量の定量的な解析を行った．その結果，1か月の再生子宮の移植によって，子宮を構成する細胞からなる正常な組織に類似の３層構造が再生子宮を担体として再構築されることがわかった．その後，妊娠の可能性を検証したところ，いずれの実験系においても，コントロール実験であるシャムモデルと同様の着床・妊娠状況を有することがわかった．さらに本研究では再生した組織の子宮パッチとしての適用を検討するために，細胞ソースに関する実験を行った．ヒト子宮内膜由来の間質細胞に，生体内の子宮に存在するひずみ刺激を周期的に加えたところ，子宮平滑筋細胞に多く発現しているマーカーの存在を確認した．周期的ひずみによるこれらの細胞分化の過程でcAMPが分泌されていることから，cAMPの発現を抑制する阻害剤を用いて，同様の実験を行ったところ，これらの阻害剤がヒト子宮由来の間質細胞の平滑筋細胞への分化を抑制することもわかった（論文投稿準備中）．以上の結果から，再生子宮パッチの作製のために，物理刺激の一種である周期的なひずみ負荷が細胞の分化コントロールの観点で有効であることがわかった．
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| Strategy for Future Research Activity |
萌芽研究で開発した技術を用いて，再生子宮パッチを構築し，実験動物に移植する予定である．移植の前後において，受精卵が再生子宮パッチに接着するか否かを評価する．そのために，生体外で子宮壁に受精卵が接着・着床したことを定量的に評価できる実験系の構築を行う．次に，モデル材料として，生体子宮，再生子宮を準備し，各種ホルモンの添加および物理刺激を負荷した後に，受精卵と生体・再生子宮との接着を評価・解析する予定である．前年度までは，ヒト子宮由来の間質細胞を細胞ソースとして用いた．本年度は実験動物への移植を計画していることから，移植モデルとして定評のあるラットの実験系に系を移行させる予定である．すなわち，ラットの子宮内膜から細胞を採取・培養し，ラット細胞由来の再生子宮パッチの作製を試みる．受精卵は受精卵モデルとして投稿論文として認められているセルラインの凝集塊を最初は用いて実験系を構築する予定であるが，最終的にはラット受精卵を用いた検証実験も行う予定である．
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| Causes of Carryover |
再生子宮担体をラットに移植する実験計画において，当初の予定よりも効率良く実験が進んだため，より少ない数のラットで当初の計画が実施できたため．一方，再生子宮の移植実験の評価指標をより多くすることが適切であると考え，次年度に予定よりもラットの数を増やして実験を進める必要が出たため．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度はこれまでの研究計画で予定している支出に加え，今年度に生じた次年度使用額を主に再生子宮の移植実験に使用するラットの購入に充当する予定である．
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[Presentation] 静水圧または薬剤処理による脱細胞化子宮の再生2015
Author(s)
Furukawa KS, Santoso EG, Yoshida K, Hirota Y, Aizawa M, Yoshino O, Kishida A, Osuga Y, Saito S, Ushida T
Organizer
第１４回日本再生医療学会
Place of Presentation
パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
Year and Date
2015-03-19 – 2015-03-21
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