マイクロニードルゲル基材を用いた肝臓表面における肝組織構築

使用微针凝胶基质在肝脏表面构建肝组织

基本信息

批准号：
22KJ2369
负责人：
白木川奈菜
金额：
$ 3.33万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2369/
关键词：
肝臓再生医療組織工学マイクロニードル

项目摘要

肝臓のドナー不足は世界的な問題となっている。体内での肝組織構築は、その解決が期待されるものの、豊富な血流を有する部位への移植と長期的な生体内培養が必須である。しかしiPS細胞等の腫瘍形成リスクを考慮すると、除去が容易な移植システムの確立が望まれる。本研究では肝臓表面に対して着脱可能な独自の移植システムを開発し、生体内において肝機能補助可能なレベルの肝組織を安全かつ低侵襲的に構築することを目的とする。マイクロニードルを有する生体適合性ゲルに肝細胞を包埋して肝臓表面に穿刺し、肝臓から肝再生を促す液性因子を拡散供給して肝組織化すると共に、除去可能であることを明らかにして安全かつ有効な肝再生医療を確立する。2022年度は肝臓へ穿刺可能なニードル基材を作製し、本基材の構造や液性因子の拡散性の分析を行った他、本基材をマウスの肝臓表面に穿刺し、肝細胞を移植し得ることや肝臓表面に対して着脱可能であることを明らかにした。3Dプリンタ出力物や金属製のニードルを鋳型としてポリジメチルシロキサン（PDMS）を転写重合し、種々のサイズのニードル作製用PDMS凹型鋳型を作製した。基材の材料には、生体適合性を有し、肝臓表面への穿刺に十分な強度を有するアガロースを用いた。アガロース溶液を凹型鋳型に流し込み、ゲル化・凍結乾燥することでアガローススポンジニードル基材を作製した。得られた基材の表面はフィルム状であり、内部は多孔質構造を有していた。また、BSAやシトクロムcを用いて外部から基材内部へタンパクや増殖因子が拡散可能であることが示唆された。本基材をマウスの肝臓に穿刺し、ラット初代肝細胞を基材上面より播種することに成功した。また、本基材をマウス肝臓表面に対して穿刺して移植し、移植1週間後に、基材が肝臓表面に維持されており、剥離することで出血がほぼ見られずに基材を除去できることを明らかにした。

肝脏捐献者短缺是一个世界性问题。尽管体内肝组织构建有望解决这一问题，但移植到血流丰富的部位并进行长期体内培养是必不可少的。然而，考虑到iPS细胞形成肿瘤的风险等，希望建立易于移除的移植系统。这项研究的目的是开发一种独特的移植系统，可以在肝脏表面附着和分离，并安全、微创地构建能够支持体内肝功能的肝组织。我们证明，通过将肝细胞嵌入含有微针的生物相容性凝胶中并刺穿肝脏表面，可以从肝脏广泛供应促进肝脏再生的体液因子来组织肝脏，也可以将其去除，从而建立安全有效的肝脏再生医学。在2022财年，我们制造了一种可以刺入肝脏的针基材，分析了这种基材的结构和体液因子的扩散性，并且还用这种基材刺穿了小鼠的肝脏表面并移植了肝细胞。它可以附着在肝脏表面或从肝脏表面分离。使用 3D 打印机打印输出和金属针作为模板，对聚二甲基硅氧烷 (PDMS) 进行转移聚合，并创建用于制造各种尺寸针的凹形 PDMS 模具。琼脂糖具有生物相容性并且具有足够的强度来刺穿肝脏表面，被用作基础材料。将琼脂糖溶液倒入凹模中，使其凝胶化，然后冷冻干燥，制备琼脂糖海绵针基材。所得基材的表面为膜状，内部具有多孔结构。还提出可以使用 BSA 和细胞色素 c 将蛋白质和生长因子从外部扩散到基质中。将该基质刺入小鼠肝脏，并成功从基质顶部接种大鼠原代肝细胞。另外，将该基材通过穿刺小鼠的肝脏表面进行移植，移植1周后，基材保持在肝脏表面，几乎没有出血，可以通过剥离除去。