猫マルチオーガンオルガノイドオンチップシステムの確立

• 研究課題/領域番号: 22K19241
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分42:獣医学、畜産学およびその関連分野
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 臼井 達哉 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (80727652)
• 研究分担者: 大松 勉 東京農工大学, 農学部, 准教授 (60455392) ; 川野 竜司 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90401702)
• 研究期間 (年度): 2022-06-30 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2022年度)
• 配分額: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円); 2024年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2023年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2022年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: オルガノイド / 猫 / オーガンオンチップ

研究開始時の研究の概要

ヒトと同様に猫の高齢化が進むことで治療の機会が増えているが、病態解明につながる研究がほとんど進んでいない。そこで本研究では、猫の正常肺、腸管、肝臓および腎臓オルガノイドを搭載したマイクロ流路デバイスを作製し、猫から分離された新型コロナウイルスを含む様々なウイルスを灌流させることで多臓器への直接的な影響やウイルス遺伝子の増幅や変異パターンの時空間的解析を行い、猫の生体内におけるウイルス感染症に対する制御機構を明らかにすることを目的とする。

研究実績の概要

近年、患者由来の細胞をディッシュ上で三次元的に培養する方法として、オルガノイド培養法が開発された。我々はこれまでの研究活動においてオルガノイドを搭載可能な独自のオーガンオンチップシステムをデザインし、犬のオルガノイドを用いたウイルス灌流実験に使用可能であることを明らかにしたが、猫の複数の異なる臓器由来のオルガノイドを搭載した流路デバイスはいまだに開発されていない。そこで、本研究では、猫の多臓器オルガノイドを搭載したオーガンオンチップシステムを確立し、ウイルス性疾患やがんの相互作用メカニズムを明らかにする。
今年度は猫乳がんオルガノイド細胞を流路デバイスに搭載し、灌流実験を実施した。最適な流速や、オルガノイドのサイズを検討したのちに、灌流の有無によるオルガノイドへの影響を検討した。また、抗がん剤としてトセラニブを長期間灌流した際の生存率への影響を検討した。灌流を行ったオルガノイドでは、生存率への影響はほとんどないことが分かった。一方で、トセラニブを灌流したオルガノイドでは、灌流しなかった場合に比べて生存率の減少が観察された。これらの結果から、流路デバイスでの抗がん剤の暴露は通常のアッセイと異なるメカニズムでオルガノイドの生存率を低下させる可能性が示唆された。
今後は、灌流後のオルガノイドのRNAシークエンス解析を実施し、より詳細なメカニズムを明らかにするとともに、腸管や心臓細胞を搭載した状態での抗がん剤灌流の評価を行っていく予定である。

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

昨年度は主に下記の項目の実験に進捗がみられた。
猫乳がんオルガノイドを搭載したオーガンオンチップの確立:猫乳がんオルガノイド細胞を流路デバイスに搭載し、灌流実験を実施した。最適な流速や、オルガノイドのサイズを検討したのちに、灌流の有無によるオルガノイドへの影響を検討した。また、抗がん剤としてトセラニブを長期間灌流した際の生存率への影響を検討した。灌流を行ったオルガノイドでは、生存率への影響はほとんどないことが分かった。一方で、トセラニブを灌流したオルガノイドでは、灌流しなかった場合に比べて生存率の減少が観察された。これらの結果から、流路デバイスでの抗がん剤の暴露は通常のアッセイと異なるメカニズムでオルガノイドの生存率を低下させる可能性が示唆された。

今後の研究の推進方策

本年度は主に下記の項目の実験を進める予定である。

灌流後のオルガノイドのRNAシークエンス解析を実施し、より詳細なメカニズムを明らかにするとともに、正常腸管オルガノイドやiPS細胞由来心臓細胞などを搭載した状態で抗がん剤灌流実験を行い、癌細胞と正常細胞への抗がん剤暴露を同時に評価可能なシステムを確立する。