バイオ3Dプリンティング技術を応用した、人工子宮構造体によるラット子宮の部分再生

• 研究課題/領域番号: 23K08890
• 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56040:産婦人科学関連
• 研究機関: 長崎大学
• 研究代表者: 高木 克典 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 客員研究員 (90635856)
• 研究分担者: 三浦 清徳 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 教授 (00363490) ; 山下 修二 川崎医科大学, 医学部, 教授 (30457220) ; 北島 百合子 長崎大学, 病院(医学系), 助教 (40380901) ; 橋口 慶一 長崎大学, 病院(医学系), 講師 (50781952) ; 富永 哲郎 長崎大学, 病院(医学系), 講師 (60457546) ; 永安 武 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 教授 (80284686) ; 松本 桂太郎 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 教授 (80404268) ; 山根 裕介 長崎大学, 病院(医学系), 助教 (90457549)
• 研究期間 (年度): 2023-04-01 – 2026-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2024年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2025年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 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: 子宮再生 / バイオ3Dプリンティング / スフェロイド / 細胞培養 / リンパ管再生 / 子宮平滑筋 / リンパ管

研究開始時の研究の概要

近年、再生医学の発展と共に、様々な臓器、器官の再生が可能となってきた。申請者らもこれまでに、バイオ3Dプリンターを駆使し、各種の管腔臓器の再生に取り組み、世界で初めて生細胞のみからなる3次元構造体による気管、食道、尿管の再生に成功した。今回、本技術を用い、人工子宮構造体を作成し、機能を持つ子宮を再生する。

研究実績の概要

本研究の骨子は、①バイオ3Dプリンティング技術を用い、スキャフォールドフリーの生細胞のみで構成された3次元構造体（人工子宮）を作成する。② ①で作成した人工子宮でラット子宮を部分置換（移植）し、人工子宮と周囲組織の経時的な病理組織学的評価を行うことである。③ 人工子宮を移植した雌ラットを交配させ、交配後の移植人工子宮の経時的観察、自然妊娠の可不可、出産の可不可を評価する。以上3点である。本年度は、人工子宮作成に必要な細胞培養　HUtSMC、THESC）の細胞培養に成功し、現在、バイオ3Dプリンターで単一細胞（HUtSMC）からなる人工子宮を作成中である。構造体の強度が脆弱なため、以下の追加実験を試みた。ラット子宮自家移植実験：8週齢雌ラットの左側子宮を一部切除（ラット子宮は双角子宮）し、切離した対側子宮に移植した（n=6）。移植4週後に雄ラットと同居させ交配したところ、そのうち2匹に仔の出生が確認できた。出生数は1匹、4匹であった。病理学的検索では、仔は移植部よりも膣側で妊娠していたことが示唆された。移植部よりも卵巣側では胎仔が確認され、妊娠はするものの、移植部を越えて出産には至らないことが示唆された。人工子宮では精子、卵子の通過は可能であるが、移植子宮部での妊娠、出産には至らないことが示唆され、出産に至る機能獲得が今後の課題である。部分移植子宮でも妊娠は可能であるが出産には至らず、人工子宮で機能が獲得できるか検証する必要がある。

現在までの達成度

2: おおむね順調に進展している

理由

子宮の同種移植で移植子宮は、出産は不能であるが、精子、卵子の通り道としては機能することが示された。子宮平滑筋を主体とする３D構造体で、出産に至る機能が獲得できるか検証する.

今後の研究の推進方策

子宮平滑筋細胞を主体とする、人工子宮構造体の強度を高め（子宮線維芽細胞併用を考慮）、移植に耐え、受精、妊娠の機能獲得を最低限の目標とし、出産まで可能な強靭な人工子宮を作成する。