脱細胞担体と機械的刺激を用いた子宮組織の再生と子宮着床パッチの開発

• 研究課題/領域番号: 17J07735
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 生体医工学・生体材料学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: Kim Jeonghyun 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(PD)
• 研究期間 (年度): 2017-04-26 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円); 2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2017年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
• キーワード: in vitro model / uterus / implantation / in vitro fertilization / tissue engineering / scaffold-free tissue / Regeneration / Uterus / Embryo / Mechanical stimuli / Scaffold-free tissue / Decellularization

研究実績の概要

本研究では、子宮欠損や不妊の治療に向けて機械的刺激負荷と脱細胞化担体とを複合化することによる子宮組織の再生、および受精卵を着床状態に保持したまま子宮内膜に移植可能な子宮着床パッチを開発することを目的としていた。再細胞化した子宮脱細胞担体を用いるのが望もしいが、Flexcellを用いた周期的伸展刺激を加えるのが困難であった。そこで、組織工学的アプローチによりヒトやラット子宮内膜細胞を用いて３次元構造化形成化（Scaffold-free tissue)に成功した。この新しい３次元モデルを用いラットの子宮に移植実験を行ったところ成功的に子宮再生が行われたことが確認できた。

子宮パッチ開発に必要な足場となるSFTと受精卵を用いたin vitro実験も行った。その結果、SFTにラットの受精卵を共培養させたところ、受精卵の成長率が２４時間また４８時間で上昇するなどの優位な結果を得た。４８時間後には接着した受精卵がSFTに侵入し始める状態も確認でき、受精卵が接着した後のSFTではLIF (Leukemia inhibitor factor)などの遺伝子発現量も優位に上昇した。これらの結果からSFTモデルがin vivoでの受精卵の初期着床と似た現象が観察された。さらに、このSFTを用いFlexcellで周期的伸展刺激を加え実験も進んでいる。HOXA10、HBEGF、ITGB3など胎児が子宮内膜へ着床する時大きく発現する遺伝子が有意に上昇することを明らかにした。機械的刺激が着床へ及ぼすメカニズムを明らかにするデータも得られた。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Hypergravity down-regulates c-fos gene expression via ROCK/Rho-GTP and the PI3K signaling pathway in murine ATDC5 chondroprogenitor cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Kim Jeonghyun, Montagne Kevin, Nemoto Hidetoshi, Ushida Takashi and Furukawa Katsuko
  • 雑誌名: PLOS One 巻: 12 号: 9 ページ: e0185394-e0185394
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0185394
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Development of new in vitro model that mimics early implantation of embryo using tissue engineered constructs derived from human endometrial stromal cells (2018)
  • 著者名/発表者名: Jeonghyun Kim, Takayuki Harada, Yasushi Hirota, Takehiro Hiraoka, Osamu Yoshino, Shigeru Saito, Yutaka Osuga, Takashi Ushida, and Katsuko Furukawa
  • 学会等名: 5th TERMIS World Congress - 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Novel application of three-dimensional tissue engineered constructs fabricated by human endometrial stromal cells to facilitate early embryo growth and implantation (2018)
  • 著者名/発表者名: Jeonghyun Kim, Takayuki Harada, Yasushi Hirota, Takehiro Hiraoka, Osamu Yoshino, Shigeru Saito, Yutaka Osuga, Takashi Ushida, and Katsuko Furukawa
  • 学会等名: 8th World Congress of Biomechanics
  • 国際学会
• [学会発表] In vitro facilitation of early embryo implantation using three-dimensional tissue-engineered constructs fabricated by human endometrial stromal cells (2018)
  • 著者名/発表者名: Jeonghyun Kim, Yasushi Hirota, Takehiro Hiraoka, Osamu Yoshino, Shigeru Saito, Yutaka Osuga, Takashi Ushida, and Katsuko Furukawa
  • 学会等名: 31th Bioengineering conference of the Japan Society of Mechanical Engineering
• [学会発表] Significance of endometrial stromal cells in three-dimensional tissue engineered constructs to facilitate early implantation of embryo (2018)
  • 著者名/発表者名: Jeonghyun Kim, Takayuki Harada, Matsunaga Tomohiro, Yasushi Hirota, Takehiro Hiraoka, Osamu Yoshino, Shigeru Saito, Yutaka Osuga, Takashi Ushida, and Katsuko Furukawa
  • 学会等名: 17th Congress of the Japanese Society for Regenerative Medicine
• [学会発表] Reconstruction and in vivo application of scaffold-free tissue using rat endometrial stromal cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Jeonghyun Kim, Takayuki Harada, Tomohiro Matsunaga, Yasushi Hirota, Takehiro Hiraoka, Osamu Yoshino, Shigeru Saito, Yutaka Osuga, Takashi Ushida, Katsuko Furukawa
  • 学会等名: The 26th Congress of the International Society of Biomechanics (ISB 2017)
  • 国際学会
• [学会発表] In vitro and in vivo application of scaffold-free tissue reconstructed by endometrial stromal cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Jeonghyun Kim, Takayuki Harada, Yasushi Hirota, Takehiro Hiraoka, Osamu Yoshino, Shigeru Saito, Yutaka Osuga, Takashi Ushida, Katsuko Furukawa
  • 学会等名: TERMIS European Chapter Meeting 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Significance of endometrial stromal cells in three-dimensional tissue engineered constructs to facilitate early implantation of embryo (2017)
  • 著者名/発表者名: Jeonghyun Kim, Takayuki Harada, Matsunaga Tomohiro, Yasushi Hirota, Takehiro Hiraoka, Osamu Yoshino, Shigeru Saito, Yutaka Osuga, Takashi Ushida, Katsuko Furukawa
  • 学会等名: The 17th Congress of the Japanese Society for Regenerative Medicine
• [学会発表] Novel approach of scaffold-free tissue using human endometrial stromal cells to facilitate growth of early stage embryo in vitro (2017)
  • 著者名/発表者名: Jeonghyun Kim, Takayuki Harada, Yasushi Hirota, Takehiro Hiraoka, Osamu Yoshino, Shigeru Saito, Yutaka Osuga, Takashi Ushida, Katsuko Furukawa
  • 学会等名: 2017 Annual Meeting of the Japan Society of Mechanical Engineering
• [学会発表] Reconstruction of scaffold-free tissue using human endometrial stromal cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Jeonghyun Kim, Matsunaga Tomohiro, Takayuki Harada, Yasushi Hirota, Takehiro Hiraoka, Osamu Yoshino, Shigeru Saito, Yutaka Osuga, Takashi Ushida, Katsuko Furukawa
  • 学会等名: the 16th Congress of the Japanese Society for Regenerative Medicine
• [学会発表] Novel method to fabricate scaffold-free tissue using human endometrial stromal cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Jeonghyun Kim, Matsunaga Tomohiro, Yasushi Hirota, Takehiro Hiraoka, Osamu Yoshino, Shigeru Saito, Yutaka Osuga, Takashi Ushida, Katsuko Furukawa
  • 学会等名: The 29th Bioengineering conference of the Japan Society of Mechanical Engineering
• [備考] 東京大学工学部バイオエンジニアリング専攻牛田・古川研究室
  • URL: http://www.tissue.t.u-tokyo.ac.jp/index.html