臍帯組織、臍帯血より抽出した細胞による人工気管作製による気道再生法の確立

• 研究課題/領域番号: 21K08887
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分55040:呼吸器外科学関連
• 研究機関: 長崎大学
• 研究代表者: 小山 正三朗 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 客員研究員 (20815972)
• 研究分担者: 松本 桂太郎 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 教授 (80404268) ; 永安 武 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 教授 (80284686) ; 三浦 清徳 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 教授 (00363490) ; 朝重 耕一 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 客員研究員 (70457547) ; 町野 隆介 長崎大学, 病院(医学系), 助教 (90728081) ; 谷口 大輔 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 客員研究員 (20773758) ; 田浦 康明 長崎大学, 病院(医学系), 助教 (60437887) ; 野中 隆 長崎大学, 病院(医学系), 准教授 (30606463) ; 岩竹 真弓 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 客員研究員 (40624614)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 臍帯組織 / 人工気管 / 3Dバイオプリンティング / 気管再生 / ３Dバイオプリンター / 臍帯血

研究開始時の研究の概要

気道再生領域において人工気管の臨床応用は難しく、その多くがスキャフォールドと呼ばれる細胞を播種する足場を使用している。これは感染や生体適合性の低下、経時的な劣化等の問題も有する。我々はこの問題を解決する3Dバイオプリンターを用いた気管再生の研究を行なってきた。
人工臓器の臨床応用における問題として、大量の細胞を要すること、臓器への早期の血管ネットワークの構築、継続的な幹細胞の供給である。これを解決する方法として、臍帯組織、臍帯血より抽出した細胞による組織作製は可能性がある。3次元管腔臓器内での臍帯組織、臍帯血より抽出した細胞の有用性、役割について検討し、人工臓器での使用法と応用法の確立を目指す。

研究成果の概要

人工気管の臨床応用における問題は、大量の細胞を要すること、移植臓器への早期の血管ネットワークの構築、量的な幹細胞の供給である。これを解決する方法として、臍帯組織および臍帯血より抽出した各種の細胞（間葉系幹細胞、脂肪幹細胞、臍帯由来血管内皮細胞）を、軟骨細胞、平滑筋細胞、血管内皮細胞へ分化誘導し、気管様構造体として3Dバイオプリンティングで再構築するというコンセプトモデルを提案した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、臍帯組織から豊富に採取できる多様な再生医療用細胞を用いて、軟骨細胞、気道平滑筋細胞、血管内皮細胞を組み合わせて気管様構造体を3Dバイオプリンティング技術で組み上げるという、人工気管の作製法を提案した。これは組織バンクの確立によって再生医療用細胞源として大きく期待される臍帯組織を用いて、細胞種の組み合わせを変えることでより機能的な気管の作製や、肺などのほかの呼吸器の再生医療への応用への第一歩となりうる。