スキャフォールドフリーの3次元構造体による機能を有する人工尿管の作成

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20K09541
• 研究機関: 長崎大学
• 研究代表者: 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)
• 研究分担者: 望月 保志 長崎大学, 病院(医学系), 准教授 (40404256) ; 中山 功一 佐賀大学, 医学部, 教授 (50420609) ; 江口 正倫 長崎大学, 病院(医学系), 助教 (70585405) ; 永安 武 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 教授 (80284686) ; 松本 桂太郎 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 准教授 (80404268) ; 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) ; 山根 裕介 長崎大学, 病院(医学系), 助教 (90457549)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 尿管 / 再生 / スフェロイド / バイオ3Dプリンティング / リンパ管

研究実績の概要

これまでの研究でバイオ3Dプリンターレジェノバを用いて人工尿管を作成し、ラット尿管へ移植し、その機能解明と病理組織学的検索を行ってきた。移植時に組織接着用血漿分画製剤（ボルヒール）を構造体と吻合部周囲に散布することで、人工尿管の破綻、水腎症の発生が抑えられ、蠕動能は、正常尿管より弱いものの、機能する人工尿管が実現できた。
免疫染色を追加することで、人工尿管内腔の再生上皮は尿管上皮であることを証明し、また移植後12週までの観察では、完全再生は見られなかったが、人工尿管と上皮の間にラット尿管筋層の再生を確認することができた。（2022/11月　Acta biomaterialiaに掲載。）
人工尿管移植時には尿管を後腹膜に埋没するように配置するが、術後は周囲結合織と癒着し、同化する。蠕動等の機能観察時には人工尿管自体が細径であることも影響し、移植部位の厳密な特定が不能で、周囲結合織を剥離すると、尿管は攣縮し、蠕動能が弱くなり、剥離前、後腹膜を透見して確認できていた蠕動よりもかなり弱い蠕動しか観察できない。
そこで我々は、後腹膜を剥離しない状態で、人工尿管を特定し、蠕動能を確認できる方法がないか検討した。人体にも応用されている、インドシアニングリーン（ＩＣＧ）を線維芽細胞培地に混入し、細胞培養を施行した。ICG濃度25μg以上で、培養細胞のviabilityが低下することが判明したため、12.5μg/mlの濃度で培養した細胞を用いて、管状構造体を作成した。その構造体をラット皮下に植え、赤外線観察装置で経時的に追跡した結果、人工構造体を非接触で、4週以上経時的観察可能であった。ただ、ICG標識構造体はもろく、移植時操作が困難であったため、構造体作成後、培地に前述の濃度でICGを混入し、構造体を標識する方法を考案、細胞培養時に標識する方法同様、皮下で約4週間の非接触観察が可能であった。

研究成果

• [雑誌論文] Regeneration of the ureter using a scaffold-free live-cell structure created with the bio-three-dimensional printing technique (2022)
  • 著者名/発表者名: Takagi K, Matsumoto K, Taniguchi D, Machino R, Uchida F, Hara R, Oishi K, Yamane Y, Iwatake M, Eguchi M, Mochizuki Y, Nakayama K, Nagayasu T.
  • 雑誌名: acta biomaterialia 巻: 22 ページ: 1742-7061
  • DOI: 10.1016/j.actbio.2022.10.006.
  • 査読あり