| 研究課題/領域番号 |
24K08174
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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 | 九州大学 |
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研究代表者 |
白木川 奈菜 九州大学, 工学研究院, 助教 (90724386)
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| 研究期間 (年度) |
2024-04-01 – 2027-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2026年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2025年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2024年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | 肝臓 / 動物実験代替 / 細胞外マトリックス / サステナブル |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では安価で量産可能な動物実験の代替法となり得るヒト肝臓のモデル（サステナブルヒト肝臓モデル）の構築を目指す。ヒト肝臓が1.4 kg程あるのに対し、本研究では1 g程度での小スケールで構造・機能を再現したヒト肝臓モデルを構築する。足場基材として、脱細胞化肝臓を用い、そこに肝機能高発現細胞株HepG2/8F_HS細胞を充填して、本コンセプトの実現を目指す。その後、脱細胞化肝臓を人工的に構築することを目指し、3Dプリンタによる足場基材の開発を行う。そして、人工的に構築した足場基材とHepG2/8F_HS細胞を用いてヒト肝臓モデルの初期構造体を構築し、その有効性を明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
本研究では安価で量産可能な動物実験の代替法となり得るヒト肝臓のモデル（サステナブルヒト肝臓モデル）の構築を目指している。ヒト肝臓が1.4 kg程あるのに対し、本研究では1 g程度での小スケールで構造・機能を再現したヒト肝臓モデルを構築する。足場基材として、脱細胞化肝臓を用い、そこに肝機能高発現細胞株HepG2/8F_HS細胞を充填して、本コンセプトの実現を目指す。その後、脱細胞化肝臓を人工的に構築することを目指し、3Dプリンタによる足場基材の開発を行う。そして、人工的に構築した足場基材とHepG2/8F_HS細胞を用いてヒト肝臓モデルの初期構造体を構築し、その有効性を明らかにする。
初年度である本年度は遺伝子改変ヘパトーマ細胞（HepG2/8F_HS細胞）の培養とその肝機能測定を行い、細胞培養法を習得すると共に肝機能を確認した。また、ブタ肝臓から調製した肝ECM及びECMの主成分であるコラーゲンゲルを用いて培養し、肝機能を評価した。ECM及びコラーゲンゲルによる肝機能の上昇を期待していたが、3日間の培養ではあまり効果が見られなかった。肝機能発現誘導のタイミングを見直すと共に、足場基材による肝機能発現を評価するためには2週間程度の培養が必要かもしれないため、引き続き検討を行う。
また、脱細胞化肝臓を足場とした培養も検討した。ラット肝臓の右葉を脱細胞化して得た脱細胞化肝臓に対して、遺伝子改変ヘパトーマ細胞を播種した。今後、培地循環培養のための機材を整え、増殖性や肝機能発現を評価する。
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
2: おおむね順調に進展している
理由
本年度はHepG2/8F_HS細胞をブタ肝臓から調製した肝ECM内で培養し、細胞の増殖性をDNA量や核数計数にて評価すると共に、タンパク合成能としてアルブミン合成能や薬物代謝能としてCYP活性等の肝機能発現性の評価を予定していた。肝ECMの取得方法やコラーゲン混合割合の変更といった肝ECMの改良も予定していた。また、マウス肝臓の右葉を脱細胞化して得た脱細胞化肝臓にHepG2/8F_HS細胞を培地に懸濁して播種し、増殖性や肝機能発現を予定していた。これらに対し、予定通りHepG2/8F_HS細胞をブタ肝臓から調製した肝ECM内で培養し、アルブミン合成能や薬物代謝能としてCYP活性等の肝機能発現性の評価を行った。現在、培養結果に基づき、肝ECMの取得方法を見直し、コラーゲンゲルの混合について検討しているところである。また、マウスではなく、ラット肝臓の右葉を用いて脱細胞化して得た脱細胞化肝臓に遺伝子改変ヘパトーマ細胞を播種した。まだ培養までは実施できていないがおおむね予定通り進行している。よって、本研究はおおむね順調に進呈している。
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| 今後の研究の推進方策 |
サステナブルなヒト肝臓モデルとして、安価で持続可能な材料調達が可能であることが必要である。ヒト肝臓を再現することは理想であるが、成人男性の肝臓は1.4 kg程もあり、酸素要求量も高く、必要な細胞数や培地量も多くなり、技術的にもコスト的にも難しい。そこで、1 g程度の小スケールでヒト肝臓の再現を目指す。
引き続き、遺伝子改変ヘパトーマ細胞培養時にECMやコラーゲンゲルを用いることで、基材による高肝機能発現の誘導を目指し、肝ECMの取得方法やコラーゲンゲルとの混合を検討すると共に、何が肝機能発現に影響しているのか、その構成物質を明らかにすることにも挑戦する。また、脱細胞化肝臓に対して遺伝子改変ヘパトーマ細胞の播種、培養を行い、増殖性や肝機能発現を評価する。その際、ECM等を用いた培養も併せて検討する。さらに、脱細胞化肝臓を人工的に構築すべく、立体データの取得と3Dプリンタによる生産を試みる。最終的には、ECM等のゲル、脱細胞化肝臓、3Dプリンタにより出力した素材に対して遺伝子改変ヘパトーマ細胞を播種、培養し、肝機能発現を評価する。そして既知の薬物を添加して培養し、培地を評価する。これらにより、本研究で作製したヒト肝臓モデルが動物実験を代替し得ることを明らかにする。
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