| 研究課題/領域番号 |
22K04845
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分27040:バイオ機能応用およびバイオプロセス工学関連
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| 研究機関 | 熊本大学 |
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研究代表者 |
西東 洋一 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 特任助教 (20783567)
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| 研究分担者 |
藤原 章雄 熊本大学, 大学院生命科学研究部(医), 准教授 (70452886)
中島 雄太 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (70574341)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | ハイドロゲル / フィブリン / 粒子 / 貪食 / マクロファージ / 炎症 / 組織再生 / 生体材料 / 機能粒子 / がん免疫 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
径の異なる生体材料粒子を作製しマクロファージに貪食・処理させることで、粒子径固有のマクロファージ活性化（炎症促進作用：M1や抗炎症作用：M2）を誘導できることを明らかにする。この基礎的知見を基に、ハイドロゲル内に目的に応じた材質や径の粒子と機能薬剤を組込んだハイブリッドゲルの作製を試み、必要な細胞誘導と適切なマクロファージ活性化によって疾患（特に慢性炎症性疾患やがん）をコントロールする新たな医療材料治療戦略の基盤知見収集を目指す。
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| 研究実績の概要 |
ヒト由来材料による完全なヒトフィブリンハイドロゲルを作製し、健常人末梢血から単離・分化培養させたヒト探究由来マクロファージ（HMDM）との共培養実験を行った。
ヒト由来材料（フィブリノーゲン、ヒトトロンビン）はウシと比較し高価であるため、ゲルとしての機能と強度が保たれる最低容量を探った。HMDMとの共培養でヒトフィブリンゲルはフィブリノゲン濃度10mg/mLでLPS誘導TNF-α分泌を有意に抑制し、20mg/mLで有意なIL-10分泌を誘導することがわかった。以上からゲル作製のフィブリノゲン濃度を25mg/dLと決定した。当該ゲル存在下でHMDMの様々なサイトカイン産生をELISAで解析したところ、LPS, IFN-γ刺激によるIL-2分泌の有意な抑制に加え、IL-1β, IL-6, CCL2, IL-8, VEGF, Osteopontinの有意な分泌促進を確認した。この時、HMDMは凝集体のように集合し、速やかにゲルを消化することが観察された。以上から、ヒトフィブリンゲルはHMDMによる消化性を有し、HMDMに抗炎症性を発揮するのみでなく、続くサイトカイン分泌によって、さらなる単球・マクロファージの遊走（CCL2）、好中球遊走や貪食促進（IL-8）、血管新生（VEGF）等の作用を有する可能性が示唆された。
さらに、既知であった特定粒子径のPMMA粒子を添加したHMDMの培養上清は、がん細胞株を障害し、増殖を抑制することがWSTやLDLアッセイを用いた解析でわかった。以上から、特定径粒子をマクロファージの炎症誘導によるがん治療へ応用するための基礎的知見を得た。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
ヒトフィブリンゲルの作製条件の決定と、HMDMに対する機能解析を進めることができている。また、フィブリン粒子の作製については停滞しているものの、PMMA特定径粒子を用いたがん細胞株増殖抑制効果は、抗炎症のみならず炎症方向での治療応用への展望が期待できる結果であり、これは当初は次年度の計画であった。以上から、本研究課題はおおむね順調に進展していると考える。
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| 今後の研究の推進方策 |
ヒトフィブリンゲルの再生医療応用へ向けては、間葉系幹細胞との相互作用の解析が必要不可欠である。間葉系幹細胞の細胞株としてASC52teloを用いて、ヒトフィブリンゲル及びマクロファージ存在化での分化誘導実験を行う。
PMMA粒子添加マクロファージを用いたがん治療応用へ向けては、マウスへのがん細胞株植込モデルへの粒子投与実験を行い、in vivoでの治療効果の解析を行う。前段階として、RAW246, マウス腹腔マクロファージを用いて、粒子径, 投与濃度の異なるPMMA粒子の添加を行い、同様の粒子径がHMDMと同様にRAW246やマウス腹腔マクロファージに炎症反応が発揮させるかの確認を行う。その後実際にマウスへの投与を行い、粒子の体内動態解析と植込がん細胞株の治療モデルによる腫瘍抑制効果の確認を行う。
フィブリンゲル粒子のサイズコントロールを目指した条件検討を行う。また、様々な機能粒子を探るため、新規材料粒子の選定と機能確認を継続する。候補材料粒子はマクロファージへの添加実験を行い、同様の粒子径での反応性確認を行っていく予定である。作製ができ、HMDMに機能発現を確認した新規粒子については、上述の治療効果解析へと順次移行していく予定である。
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