【研究分野】恒常性維持器官の外科学およびその関連分野

【研究領域課題番号】17H06274 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

再生医療 / 脱細胞化 / 肺再生 / 大動物モデル / 肺移植 / 細胞分離 / 呼吸器外科 / 臓器再生 / 脱細胞 / 動物モデル

【研究成果の概要】

本研究の目的は、ミニブタモデルで自己細胞をもとに再生肺を構築し生体内でガス交換能を維持できるか検証することである。再生肺の構築のために我々は脱細胞化技術を用いた。レシピエントとなるブタの肺部分切除から得て培養した自家細胞を、ドナーブタから摘出し脱細胞化した肺に、配置して再生肺を構築した。得られた再生肺を用いてレシピエントに左片肺移植を行った。再生肺を移植されたブタは2時間生存し、その間の酸素ガス交換能は同種他家肺移植と同等であった。

【研究の社会的意義】

慢性閉塞性肺疾患や間質性肺炎などの末期肺疾患は依然として生命予後の悪い疾患である。同種他家肺移植は末期肺疾患に対して唯一の望みのある治療法であるが、拒絶などの合併症の問題がある。そこで患者自身の細胞をもとに再生肺を構築し、それを移植することで末期肺疾患を克服できると考えた。本研究はブタという大動物モデルを用いて、自家細胞由来の再生肺を構築し、実際にレシピエントに肺移植を行ってガス交換能を検証した。本研究は、今後の肺再生研究において必要な課題を提示した。

【研究種目】挑戦的研究(開拓)

【研究期間】2017-06-30 - 2020-03-31

【配分額】26,000千円 (直接経費: 20,000千円、間接経費: 6,000千円)

【研究分野】産婦人科学

【研究領域課題番号】16H05474 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

子宮内膜 / 脱細胞化 / 再細胞化 / CRISPR/CAS9 / ゲノム編集 / 再生医療 / 生殖医療 / 光遺伝学 / 子宮再生 / iPS細胞 / 生殖医学 / 細胞治療 / ティッシュエンジニアリング / CRSPR/CAS9 / 幹細胞 / 遺伝子制御

【研究成果の概要】

齧歯類における脱細胞化子宮内膜組織（DES）を用いた内膜再生技術と光応答性CRISPR/CAS9（光CAS9）による遺伝子編集システムの開発を行った。内膜菲薄化・欠損モデルにおいて、DES移植により腺管構造を有する内膜の再構築が可能であった。その際、正しく再構築されるためには、用いるDESの構造極性が重要であった。一方、光CAS9の遺伝子編集を通じて、in vitroでの遺伝子の発現を抑制・増強できること、さらにin vivo子宮においてもその遺伝子編集により生殖能を任意に制御することが可能であった。両技術の融合による子宮内膜の再生を目指した新しい治療法・研究ツールの基盤知見・技術が得られた。

【研究の社会的意義】

DESと再細胞化技術による子宮内膜組織の再生は、アッシャーマン症候などの内膜菲薄化・欠損患者に対して有用な治療になり得る。一方、反復着床不全による不妊症や不育症の原因となる内膜の機能不全は、光CAS9という時空間的制御可能なゲノム編集システムを用いて遺伝的アプローチからその異常を是正することにより、改善・解決が可能である。本研究の成果は、新しい内膜機能・構造の再生・再建医療の開発につながる点で社会的意義が大きい。さらに、これらの技術を単独あるいは融合させることにより、子宮内膜の機能と構造を担う分子細胞生物学的メカニズムを明らかにする研究手法ツールになり得る点で、学術的意義も高い。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)

【研究分野】産婦人科学

【研究領域課題番号】16H05469 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

プロゲステロン / 着床 / 子宮 / 子宮腺筋症 / 子宮内膜 / リモデリング / 再生医療 / 胚浸潤 / 細胞増殖 / KRAS変異 / ゲノム / プロゲスチン / 黄体ホルモン / 子宮内膜症 / 妊娠 / 細胞老化 / マクロファージ / 子宮再生 / 脱細胞化 / STAT3 / ノックアウトマウス

【研究成果の概要】

子宮とその関連疾患におけるプロゲステロン(P4)の作用機構を解析した。P4が子宮内膜管腔上皮の細胞増殖抑制に作用すると胚接着部位の上皮細胞の断片化とトロホブラストによる貪食に作用し胚浸潤を促すこと、管腔上皮剥離と胚生存シグナル活性化を通じて胚浸潤を可能にする子宮内膜間質のHIF2αの作用にはP4シグナルは直接影響しないこと(JCI 2018)、子宮腺筋症のKRAS変異で病変のP4抵抗性が誘導されること(Nat Commun 2019)、子宮のリモデリング機構にP4シグナルとSTAT3が関与していること(Endocrinology 2017, JCI Insight 2016)が明らかになった。

【研究の社会的意義】

本研究では、着床を可能にする胚受容能という視点でプロゲステロンの支配下にある着床の機構を明らかにし、子宮内環境と妊娠の科学的理解が可能になった。母体による初期胚発育に対する影響が明らかになったことで、不妊症の原因解明だけではなく、胎児発育不全や妊娠高血圧症候群などの妊娠中の合併症の解明、出生後の児生育との関連についての理解や生活習慣で起こる各種疾患の病因・病態の解明にまでつなげるための道筋ができた点で、学術的・社会的意義のある研究成果が得られたといえる。また、子宮腺筋症の薬物療法抵抗性の機序を明らかにすることができ、子宮腺筋症の新たな治療選択への基盤的知見が得られた点でも、社会的意義がある。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)

【研究分野】外科系歯学

【研究領域課題番号】16K11678 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

アログラフト / 軟骨再生 / 脱細胞化 / 再生軟骨 / 細胞外基質 / 再生医療

【研究成果の概要】

まず、アログラフトに適した軟骨細胞の特性を検討するため、培養期間による異なる分化状態のビーグル耳介軟骨細胞とビーグル初代脾臓細胞の共培養を行ったところ、長期培養の軟骨細胞は、脾臓細胞の増殖を抑制した。したがって、移植細胞の分化状態によって免疫反応性に違いがあることが明らかとなった。
次に、アログラフトに適した基質を検討するため、in vitroで作製した再生軟骨による脱細胞化の最適化を実施し、アログラフトとしての有効性を検討した。再挿入したアログラフト再生軟骨は、自己再生軟骨とほぼ同等のGAGの蓄積の軟骨基質が形成され、軟骨細胞はアロ脱細胞化再生基質を足場として利用できることが明らかとなった。

【研究の社会的意義】

口腔外科の主要な対象疾患である口唇口蓋裂の治療においては、すでに自家再生軟骨が導入されている。しかし、再生組織の汎用化を目指すためには、同種再生軟骨（アログラフト再生軟骨）の開発が不可欠である。申請者らは、アログラフト再生材料に対する免疫反応を詳細に解析し、細胞外基質の成熟や軟骨細胞分化の最適化を図り、免疫寛容性の高いスーパーアログラフトを作製した。本研究では作製した脱細胞化軟骨基質のアログラフト足場素材としての有効性を示すことが出来た。本研究によって得られた知見は、口腔外科・整形外科領域の軟骨・骨再生のみならず、移植医療に対して新技術、新概念が提示できると考える。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)