異種-脱細胞化組織骨格の再細胞化による、再生気管、再生肺の移植研究

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15H04944
• 研究機関: 長崎大学
• 研究代表者: 土谷 智史 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 准教授 (30437884)
• 研究分担者: 小林 英司 自治医科大学, 医学部, 研究員 (00245044) ; 李 桃生 長崎大学, 原爆後障害医療研究所, 教授 (50379997) ; 永安 武 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 教授 (80284686) ; 樋上 賀一 東京理科大学, 薬学部生命創薬科学科, 教授 (90253640) ; 秋田 定伯 福岡大学, 医学部, 教授 (90315250)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 肺再生 / 気管再生 / 異種移植 / 脱細胞化 / 組織工学 / 再生 / 移植 / 再細胞化

研究実績の概要

脱細胞化、再細胞化の技術を使った再生臓器は、心臓、肝臓、肺等で、一時的に機能を持つことが証明され、将来の移植医療への応用が期待されている。この研究の最終目的は、異種の臓器を使ってヒト臓器を創出することであるが、異種の組織骨格を利用した移植研究はなされておらず、生着するか否かも全く分かっていない。本研究は、1)異種の肺、気管脱細胞化骨格の再細胞化、及び移植技術を確立することを主目的とする。基礎研究として、I)脂肪幹細胞による血管内皮再細胞化肺の成熟、II)組織マトリックス内の糖蛋白α-galの脱細胞化による影響を測定した。また、本研究としてI)異種組織骨格-肺移植（ドナー肺の脱細胞化とレシピエント細胞による再細胞化）、II) 異種組織骨格-気管移植（ドナー気管の脱細胞化とレシピエント細胞による再細胞化）を行った。結果として、基礎的研究では、I)ラット肺に脂肪由来幹細胞と血管内皮細胞を生着させたところ、脂肪由来幹細胞は、生着後周皮細胞への分化を示し、移植後の肺胞内出血は減少した。また、脂肪由来幹細胞群では、内皮細胞のみで再細胞化した群に比べ、培養16日目での内皮細胞の減少は優位に軽減していた。II)ラット脱細胞化組織骨格内では、α-galは免疫染色でほぼ消失し、組織内GAGは、脱細胞肺群で有意に減少したが、ヒト脂肪由来幹細胞で再細胞化した群で組織内GAGは再増加し、ラットECMがヒトECMに置き換わっていることが示唆された。本研究では、I)モルモット脱細胞化組織骨格をラットの肺上皮細胞で再細胞化し、ラットへ同所性肺移植を行った。免疫抑制下にラットは生存し、組織を採取して検討中である。II)ブタ脱細胞化気管組織骨格の移植は、組織内に炎症反応を引き起こしたが、ラット脂肪由来幹細胞を静脈内注射したところ、免疫抑制効果によって炎症反応は抑制され、組織内への生着を促した。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

再生肺の移植に関して、モルモット脱細胞化肺をラットに移植する場合、肺の構造に違いがあるため、手技が高度になるため。

今後の研究の推進方策

異種脱細胞化組織骨格由来の再生気管移植については、免疫系がどう関与しているのか、リンパ球マーカー（CD4, CD8, CD17, CD20など)で免疫染色を行っていく。また、血管新生や周囲組織の炎症などについても組織化学的に評価する。
異種脱細胞化組織骨格由来の再生肺の移植については、技術の向上を目指して、引き続き移植を続ける。

研究成果

• [国際共同研究] Yale大学(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Yale大学
• [雑誌論文] Transplantation of bioengineered rat lungs recellularized with endothelial and adipose-derived stromal cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Ryoichiro Doi,Tomoshi Tsuchiya, Norisato Mitsutake, Satoshi Nishimura, Mutsumi Matsuu-Matsuyama, Yuka Nakazawa, Tomoo Ogi, Sadanori Akita, Hiroshi Yukawa, Yoshinobu Baba, Naoya Yamasaki, Keitaro Matsumoto, Takuro Miyazaki, Ryotaro Kamohara, Go Hatachi, Hideyori Sengyoku, Laura E. Niklason, Takeshi Nagayasu
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 ページ: 8447
  • DOI: 10.1038/s41598-017-09115-2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] The transition of the extracellular matrix and alpha-gal antigens in the rat lung scaffold reseeded using human vascular and adipogenic stromal cells (2018)
  • 著者名/発表者名: 橋本泰匡
  • 学会等名: 第20回異種移植研究会
• [学会発表] 3次元構築を保った肺再生の取り組みとヒト肺創出への道 (2018)
  • 著者名/発表者名: 土谷智史
  • 学会等名: 第17回再生医療学会
• [学会発表] Potential of Adipose-Derived Stem/Stromal Cells for Lung Transplantation and Lung Tissue Engineering (2018)
  • 著者名/発表者名: 土谷智史
  • 学会等名: American Thoracic Society 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Remodeling the vasculature in the decellularized lung scaffold using adipogenic stromal cells (2018)
  • 著者名/発表者名: 土谷智史
  • 学会等名: 第5回国際組織工学・再生医療学会 世界会議2018
  • 国際学会
• [学会発表] ラット肺における脱細胞化、再細胞化のα-gal抗原、細胞外マトリックスに対する影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 橋本泰匡
  • 学会等名: 第33回日本肺および心肺移植研究会
• [学会発表] 脱細胞組織骨格を利用した肺の再生法とその問題点 (2017)
  • 著者名/発表者名: 土谷智史
  • 学会等名: 第40回呼吸器内視鏡学会
• [備考] 肺再生、気管再生
  • URL: http://www.med.nagasaki-u.ac.jp/surgery1/introduction/research.html#saisei