ゼラチンマイクロスフェアを用いた増殖因子投与による人工管腔臓器作製法の開発

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21K08647
• 研究機関: 長崎大学
• 研究代表者: 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) ; 町野 隆介 長崎大学, 病院(医学系), 助教 (90728081) ; 朝重 耕一 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 客員研究員 (70457547) ; 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) ; 土肥 良一郎 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 客員研究員 (00817786) ; 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) ; 野中 隆 長崎大学, 病院(医学系), 准教授 (30606463) ; 岩竹 真弓 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 客員研究員 (40624614)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 幹細胞 / 軟骨分化 / バイオ3Dプリンター / 細胞凝集 / 人工気管 / 成長因子 / ゼラチンマイクロスフィア / 気管移植

研究実績の概要

我々は幹細胞に成長因子を用いて軟骨に分化させることで，一定の軟骨の品質を得ることを目標にした。成長因子の投与についてはTGF-β super familyやFGF-2 を用い，pelletを作製して成長因子の効果を検討した。軟骨の分化度評価においては，Alcian-blue染色，safranin-O染色，Glycosaminoglycan(GAG)量を定量 することで行った。その結果，FGF-2とTGF-β3を用いて気管軟骨を作製する方針とした。バイオ3Dプリンターを用い，環状軟骨構造体，馬蹄形軟骨構造体，馬蹄 形軟骨構造体に平滑筋を組み合わせた構造体(mimic気管)を作製した。これらいずれも軟骨部はAlcian-blue染色，safranin-O染色，免疫染色(II型コラーゲ ン)で陽性であり，良好に軟骨に分化していることがわかった。mimic気管においては，平滑筋部の免疫染色(α-SMA，SMMHC11)から平滑筋は維持されており， 前面を馬蹄形軟骨で，後面を平滑筋で構成されたより実際の解剖構造に近い構造体の作製に成功した。この構造体のラットへの移植にも成功した。また成長因子 をより高効率に投与するため，TGF-β1をゼラチンマイクロスフェア(GM)に付加し，構造体内で徐放させる方法についても実験を進め，hMSCを用いた管状軟骨 構造体の作製にも成功した。この構造体も特殊染色と免疫染色から軟骨分化を確認できた。TGF-β3を用いて作成したmimic気管をラットへ移植し，1ヶ月モデル の解剖を行って，グラフトとしても軟骨としての機能を保持していることを証明した。
hMSCを骨髄から得るため、ソースとして十分量確保できるという点でiPS細胞由来の間葉系細胞構造体の作製に成功した。

研究成果

• [学会発表] バイオ3Dプリンターで間葉系幹細胞から分化誘導した軟骨を積層し、気管軟骨を作製する試み (2023)
  • 著者名/発表者名: 松本 理宗、内田 史武、松本 桂太郎、町野 隆介、小山 正三朗、森山 正章、原 亮介、大石 海道、西牟田 雅人、土肥 良一郎、朝重 耕一、宮﨑 拓郎、土谷 智史、中山 功一、永安 武
  • 学会等名: 第22回日本再生医療学会総会