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肝臓は生命維持に不可欠な機能を担うとともに、人工物で機能を代替することができないため、生体外の培養で肝臓を再生する手法の開発が強く望まれている。肝臓の組織工学では、肝機能を担う肝細胞の三次元培養に主眼が置かれてきたが、さらに機能的な肝組織を構築するためには、胆管上皮細胞との共培養を行うことによって胆汁排泄機能を有する肝組織を構築する必要がある。そこで、本研究では、肝細胞による毛細胆管形成プロセスと胆管上皮細胞による胆管形成プロセスを時間的および空間的に制御することによって、毛細胆管と胆管を接合させる培養手法を確立し、胆汁排泄機能を有する肝・胆管複合組織を構築することを目指した。本研究は2つのフェーズに分けて並行して研究を遂行し、最終的に胆汁排泄を有する肝・胆管複合組織の再生を目指した。フェーズ1では、肝細胞と胆管上皮細胞の共培養モデルの確立に着目した。2021年度の研究では、2020年度に確立した実験条件に基づいて24ウェルプレートを用いた共培養を行い、肝細胞と胆管上皮細胞の分化マーカーや極性マーカーなどの免疫蛍光染色を行い、胆管上皮細胞が形成する胆管と肝細胞が形成する毛細胆管が直接接合していることを立証した。さらに、肝細胞の培養領域と胆管上皮細胞の培養領域を区画化した培養デバイスを新たに開発した。このデバイスにより毛細胆管と胆管の接合部を一定の領域内に誘導した。フェーズ2では、毛細胆管に接続される細い胆管だけでなく、より大きなサイズの胆管を構築することを検討した。テンプレート型培養デバイスを作製し、コラーゲンゲル内部に作製した内腔構造に胆管上皮細胞を被覆させるための培養条件を明らかにした。また、胆管上皮細胞の細胞株でも大型の胆管を形成させることに成功した。
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