新規血管新生促進剤を応用した「バイオ人工膵島」移植の確立

研究課題

研究課題/領域番号	23K08068
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55010:外科学一般および小児外科学関連
研究機関	神戸大学
研究代表者	浅利貞毅神戸大学, 医学研究科, 特命教授 (20580682)
研究分担者	大谷亨神戸大学, 工学研究科, 教授 (10301201) 外山博近神戸大学, 未来医工学研究開発センター, 准教授 (10444598) 後藤直大神戸大学, 医学部附属病院, 医員 (40580684) 福岡裕貴神戸大学, 医学部附属病院, 非常勤医師 (50896058) 阿見勝也神戸大学, 医学部附属病院, 医員 (50911244) 松本慎一神戸大学, 医学研究科, 客員教授 (70359834) 福本巧神戸大学, 医学研究科, 教授 (70379402) 石田潤神戸大学, 医学部附属病院, 特定助教 (70648617) 南野佳英神戸大学, 医学部附属病院, 特定助教 (70714666)
研究期間 (年度)	2023-04-01 – 2026-03-31
研究課題ステータス	交付 (2023年度)
配分額 *注記	4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円) 2025年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円) 2024年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円) 2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード	膵島移植 / １型糖尿病 / カプセル化膵島 / バイオ人工膵島 / 異種移植 / 新規血管新生促進剤 / 血管新生促進剤
研究開始時の研究の概要	同種膵島移植は、1型糖尿病治療として2020年4月に保険適用となったが、ドナー不足と免疫抑制剤の不可欠性により移植数は少なく、標準治療とは言い難い。これらの問題を解決するため、医療用ブタ由来膵島を免疫隔離カプセルに包埋し、バイオ人工膵島として腹腔内に移植する臨床試験が海外で行われ、インスリン離脱数が少ないという課題が示されている。この課題解決には、カプセル化膵島への血流供給の改善が必須であり、グラフト生着を支持する血管新生誘導技術の開発が求められている。本研究では、新規血管新生促進剤である「ポリエチレングリコール含有ヒアルロン酸架橋ゲル」のカプセル化膵島移植に対する有効性や安全性を検証する。
研究実績の概要	1.アルギン酸カプセルのセットアップと特性解析 (新規カプセル製造法の確立) (1) 幼若ブタからの膵島分離：カプセル化膵島（バイオ人工膵島と呼称）作製にラット由来膵島を用いる予定であったが、性能評価に大量の膵島が必要であるため、2週齢の幼若ブタ（ZPP）由来膵島を用いて実験を行った。これまでに膵島分離を4回行い、1膵臓当たりの膵島収量は、1回目: 304,305IEQ、2回目: 85,213IEQ、3回目: 881,320 IEQ、4回目: 3,329IEQであった。 (2) 分離膵島のアルギン酸カプセルへの新規包埋技術の確立：バイオ人工膵島の従来製造法では、カプセル粒径が大きく不均一（600-1,000μm）になるという実用化に向けての決定的な課題が存在した。本研究では、① 電界紡糸装置、② バイオ３Dプリンターを導入し、新規カプセル製造法の開発に着手した。予備実験において、各々のカプセル平均粒径は、① 393μm、② 531μmであり、従来製造法と比較し粒径の小型化・均一化を達成した。 2.皮下移植法の確立 (1) 血管新生促進剤（神戸大学オリジナル）の応用：研究分担者である大谷らは、ヒアルロン酸（HA）架橋ゲルに対してポリエチレングリコール（PEG：分子量6,000）を5質量%含有させ、ここにbFGFを2.5μg/gelとすると血管新生を誘導することを明らかにしている。予備実験として、8-12週齢C57BL/6の皮下に、① コントロール（PBS）、② HAゲル、③ bFGF、④ 5PEG/HAゲル、⑤ HAゲル+ bFGF、⑥ 5PEG/HAゲル+ bFGFを埋植したのち、埋植後14日目に埋植した皮下組織を切除し、血管内皮マーカーであるCD31で組織染色した。染色陽性域を比較検討したところ、⑤、⑥で血管新生の促進を認めた。
現在までの達成度 (区分)	現在までの達成度 (区分) 3: やや遅れている理由幼若ブタからの膵島分離数にばらつきがあり、カプセル化膵島（バイオ人工膵島）の性能評価がやや遅れている。
今後の研究の推進方策	1. 幼若ブタからの膵島分離技術を安定させ、バイオ人工膵島の新規製造法を確立する。さらに、in vitro, in vivoによる性能評価を行う。 2. 新規血管促進剤の有効性および安全性を評価する。 3. 有効性および安全性が確立したバイオ人工膵島および新規血管促進剤を用いて、まずは、マウスを用いて皮下移植法を確立する。