2023 年度実績報告書

カーボンナノチューブを用いた自己細胞からなる人工管腔臓器の新たな作製技術の確立

研究課題

研究課題/領域番号	21K08888
研究機関	長崎大学
研究代表者	町野隆介長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 客員研究員 (90728081)
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) 藤澤一範信州大学, 先鋭領域融合研究群先鋭材料研究所, 准教授(特定雇用) (00724634) 永安武長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 教授 (80284686) 中山功一佐賀大学, 医学部, 教授 (50420609) 野中隆長崎大学, 病院(医学系), 准教授 (30606463) 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) 富永哲郎長崎大学, 病院(医学系), 助教 (60457546) 森山正章長崎大学, 病院(医学系), 医員 (90815953) 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) 小山正三朗長崎大学, 病院(医学系), 助教 (20815972) 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)	2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード	カーボンナノチューブ / バイオ３Dプリンター / 細胞培養
研究実績の概要	バイオ３Dプリンターによる自己細胞および幹細胞からなる人工管腔臓器は、理想的な管腔臓器再生ツールと考えられる。これらの人工臓器の臨床応用にむけた課題は、軟骨組織、平滑筋組織を始めとした人工臓器の基本となる構造体の品質、特に人工臓器の強度、幹細胞の人工臓器内での分化、人工臓器内の血管形成などの不安定さである。この解決方法として、細胞接着に関与でき、細胞に直接増殖因子を提供できるdrug delivery system(DDS)としてカーボンナノチューブ（CNTs）を用いた研究を行った。超音波洗浄機を用いることでCNTsが細かく分散されspheroidにCNTsを添加することが可能となった。間葉系幹細胞MSCsにTGFβおよびBMP-2を加えることで軟骨細胞に誘導されることが、我々の先行研究でも証明されている。CNTsの添加によりBMP-2の使用を抑えることが出来れば品質を落とさず、製造コスト削減につながる。低濃度のCNTsを添加することでMSCsのspheroidは問題なく軟骨様組織に分化し、CNTsの毒性による明らかな細胞死も見られなかった。他施設からも細胞培養の足場材料にCNTsを加えることで、骨形成が促進されることが報告されているが、細胞と共培養を行うことでの効果を検討した報告はみられていない。 TGFβの添加のみで、BMP-2を添加した際と同等の品質の軟骨分化spheroidの作製を目指し、spheroidへのCNTsの添加の有無、培地へのBMP-2の添加の有無でグループ分けしたspheroidを用いて、その品質の比較および細胞毒性の検討を行った。 CNTsを添加したspheroidで作製した人工気管のラットへの移植実験を施行し、作製された人工気管の組織内での細胞毒性や、移植後のラット生体内での組織毒性の評価も検討したがコストの問題で実現には至らなかった。