組織骨格を利用した再生臓器におけるハイブリッド型血管ニッチの確立と移植研究

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19H03747
• 研究機関: 富山大学
• 研究代表者: 土谷 智史 富山大学, 学術研究部医学系, 特命教授 (30437884)
• 研究分担者: 山本 和子 長崎大学, 病院(医学系), 講師 (10398167) ; 鳴瀧 彩絵 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (10508203) ; 湯川 博 名古屋大学, 未来社会創造機構, 特任教授 (30634646) ; 諸藤 陽一 長崎大学, 病院(医学系), 講師 (40437869) ; 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) ; 佐原 寿史 鹿児島大学, 総合科学域共同学系, 准教授 (90452333)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 肺再生 / 医工学 / 脱細胞化 / 再細胞化 / 再生医学 / バイオリアクター / 接着因子 / バリア機能

研究実績の概要

脱細胞化骨格に自己の細胞を生着させる技術は、臓器の微細構造を維持した臓器そのものを再生できる点で画期的である。しかしながら、この手法で作成された再生臓器は、血管網の再構築が完全でなく、毛細血管を含む成熟した血管網の再構築が、この研究の鍵となる。
本研究はその問題点を克服するため、改良型Transwell®による透過性の評価、ナノファーバーによるコーティング技術を駆使してin vitroで血管ニッチを伴う疑似肺胞壁を組織工学的に再構築する。そしてその条件で脱細胞化肺に再構築された血管網を、ex vivoで灌流圧の測定やマイクロビーズによるリアルタイムイメージングによって評価して完成度を高めた。本研究では毛細血管の破綻が直接臓器障害に関与する、肺を研究対象とした。まずin vitroの実験を行い、類似肺胞壁の構築として、Transwellの半透膜上に分離した肺胞上皮細胞を播種し、Air-blood barrier(ABB) 機能を、EVOM抵抗計(Volt-Ohm resistance meter) を用いた経内皮電気抵抗(transendothelial electricalresistance, TEER)で測定し、TEER 1500Ω・cm2を超える膜透過性を達成した。さらにコーティング剤による細胞接着の増強、デキストランやマイクロビーズを用いた血管透過性実験も行った。細胞のマトリックスへの接着性に関しては、間葉系幹細胞の接着因子発現を誘導したDesigner cellを作成した。またマウス肺胞上皮細胞のオルガノイドを作成し、肺胞再生への足掛かりとした。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] イェール大学/生体医工学教室(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: イェール大学/生体医工学教室
• [学会発表] 臓器骨格を使用した呼吸器系再生研究における細胞外マトリックスの重要性 (2023)
  • 著者名/発表者名: 土谷智史
  • 学会等名: 第22回日本再生医療学会総会
• [学会発表] 脱細胞化、再細胞化技術を使った肺再生研究 (2022)
  • 著者名/発表者名: 土谷智史
  • 学会等名: 第75回日本胸部外科学会定期学術集会
• [学会発表] 脱細胞臓器骨格を用いた臓器再生・置換技術の成果と研究モデルへの展開 (2022)
  • 著者名/発表者名: 土谷智史
  • 学会等名: 第122 回日本外科学会定期学術集会
• [学会発表] 臓器骨格を用いた肺再生の中での 間葉系幹細胞の役割と今後の展望 (2022)
  • 著者名/発表者名: 土谷智史
  • 学会等名: 第21回日本再生医療学会総会