バイオ3Dプリンターを用いた人工臓器作成におけるiPS細胞応用に関する基礎研究

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20K08932
• 研究機関: 長崎大学
• 研究代表者: 銕尾 智幸 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 研究協力員 (10817414)
• 研究分担者: 松本 桂太郎 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 教授 (80404268) ; 永安 武 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 教授 (80284686) ; 李 桃生 長崎大学, 原爆後障害医療研究所, 教授 (50379997) ; 土谷 智史 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 客員教授 (30437884) ; 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) ; 田浦 康明 長崎大学, 病院(医学系), 助教 (60437887) ; 町野 隆介 長崎大学, 病院(医学系), 助教 (90728081) ; 谷口 大輔 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 客員研究員 (20773758) ; 森山 正章 長崎大学, 病院(医学系), 医員 (90815953) ; 内田 史武 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 研究協力員 (00866270)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: バイオ３Dプリンター / iPS細胞 / 臓器再生 / Scaffold free

研究実績の概要

人工気管や食道は研究段階であり、その多くがスキャフォールドという細胞を播種する足場を使用しているが、感染や生体適合性の低下、経時的な劣化変性などの問題も有するため、我々はバイオ３Dプリンター”Regenova”によるスキャフォールドを用いない三次元構造体作成の研究を行ってきた。早期の血管ネットワークの構築のために品質の高い多くの血管内皮細胞が必要となるが、自己血管内皮細胞の採取は極めて困難である。また三次元臓器における血管の構築・生着までは、幹細胞の供給が重要である。iPS細胞の幹細胞として、血管内皮細胞ソースとしての三次元臓器内での有用性を証明し、人工臓器の臨床応用への足がかりとしたく研究を進めている。そのために、１．人工臓器内での臍帯静脈内皮細胞とiPS由来血管内皮細胞の有効性の比較－臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)およびiPS由来血管内皮細胞を用いて、バイオ３Dプリンターで人工気管および人工食道構造体を作製し、それぞれの構造体の機能を比較検討し、iPS細胞の有用性を明らかにする。２．iPS細胞の臓器内での細胞分化と構造体に与える影響の検証－人工気管、食道において、iPS 細胞を骨髄幹細胞の代替として使用し、３D組織内でのiPS細胞の分化、移植時組織適合の評価、大口径臓器での評価を行い、より臨床へ向けたiPS細胞の役割と重要性について明らかにする。以上を目標に研究を進めてきた。現在、iPS細胞を用いてバイオ3Dプリンターで人工構造体を作成し、構造体評価や構造体移植を行っている段階である。気管様３D構造体は構造体の評価途中であり、今後移植での評価を予定している。食道様3D構造体は平滑筋構造体として移植を行い、評価しているところである。