| 研究課題/領域番号 |
23KJ0541
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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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 | 東京大学 |
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研究代表者 |
時任 文弥 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-25 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
2024年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2023年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
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| キーワード | 肝臓 / 肝細胞 / 胆汁回収 / 非侵襲 / 微細加工技術 / デバイス / 膜タンパク質 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
現状，胆汁成分解析のためのin vitro肝細胞培養系としてはヒト培養肝細胞をコラーゲンなどの細胞外マトリックスでサンドイッチした培養系が唯一のものである．しかし本手法による胆汁成分の回収は肝細胞の破壊を伴う断続的なものである上に，回収胆汁量は少量で尚且つ多量の回収液によって希釈されてしまうため，特に低クリアランス化合物の評価が困難であった．そこで本研究では胆汁排泄流路となる多数の微細溝とそれらと通じた回収口を有する肝細胞培養デバイスを作製し，更に胆管腔誘導因子と本デバイスを組み合わせることで，体内と同等量かつ高濃度の胆汁成分を連続回収可能なin vitro肝細胞培養系を開発することを目的とする．
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| 研究実績の概要 |
本研究は胆汁成分の連続回収を可能とするin vitro肝細胞培養系の開発を目的に実施された。まず微細加工技術を用いてポリジメチルシロキサン（PDMS）製の胆汁回収デバイスを作製した。本デバイスは胆汁排泄流路となるマイクロ溝が肝細胞培養部表面に放射状に彫られており、それら溝がデバイス中央の胆汁回収口へと通じた構造をとっている。また市販の24穴マイクロプレートに設置することができ、高いユーザビリティを有している。作製した本デバイスの培養部に成熟ラット初代肝細胞やヒト肝キメラマウスから単離したヒト肝細胞（PXB-cells）を培養し、胆汁成分の非侵襲的回収を試みた。蛍光標識胆汁酸や胆汁排泄化合物をデバイス上の肝細胞に暴露したところ、それら化合物はマイクロ溝を介してデバイス回収口へと輸送された。また胆汁排泄阻害剤を用いることにより、これらの輸送がトランスポータ経由、つまり肝細胞を介した能動輸送であることを示した。更に肝細胞自身が分泌した胆汁酸をデバイス回収口にて部分的に回収することに成功し、回収した胆汁酸についてはヒトとラット間の胆汁酸組成についての種差も観測することができた。現在は胆管腔誘導因子である膜タンパク質をデバイス培養部表面に被覆し、マイクロ溝側に開放系胆管腔を形成することによって、生体肝組織と同レベルの量及び濃度の胆汁成分の回収について検討中である。また、2023年度は本研究に関連して、PXB-cellsを酸素透過膜上で培養することで毛細胆管の形成を亢進させることに成功した。本結果は培養下でより生理学的な胆汁回収を実現するためには、酸素需要量の高い肝細胞への十分な酸素供給が半ば必須であることを示唆し、高酸素透過性材であるPDMSで構成されている本研究の胆汁回収デバイスの有用性を示すものである。
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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
高い活性を維持しつつ培養肝細胞から非侵襲的に胆汁成分を回収できる培養手法は存在しない。本研究で作製したデバイスを用いることで胆汁成分の非侵襲的な回収に成功した。またヒト培養肝細胞へ酸素を直接供給することで毛細胆管の形成が亢進されるといった新たな知見も得ることができた。この知見は高酸素透過材で構成される本培養デバイスの有用性を示すものである。これら一連の結果から、本デバイスを用いた胆汁成分連続回収の可能性を大いに示すことができた。一方で現状の培養系では胆汁排泄化合物の回収率は低く、胆汁排泄の定性的な評価に留まるため、今後は胆管腔誘導因子の被覆や肝非実質細胞との重層化培養によって肝細胞の極性を制御することで定量評価系への改善を試みる。
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| 今後の研究の推進方策 |
現状の開発した培養系では胆汁成分の回収率が低く、薬物の胆汁排泄を予測する定性的な評価系に留まる。胆管腔誘導因子のデバイス培養部への被覆や肝非実質細胞との重層化培養等、生物学的・工学的知見を駆使し、胆汁成分の定量評価が可能な培養系への改善を試みる。またこれらの改善を経て、本培養系の薬物性胆汁うっ滞型肝障害評価系としての有用性についても検証する。
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