ヒト誘導性肺前駆細胞を用いた組織工学的手法による肺の再生

利用人类诱导肺祖细胞的组织工程技术进行肺再生

• 批准号: 22KJ0187
• 负责人: 冨山 史子
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Tohoku 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-22KJ0187/
• 关键词: 誘導性前駆細胞; バイオリアクター; 脱細胞化肺; 再細胞化; 部分的初期化; 肺上皮前駆細胞; 血管内皮前駆細胞; 初期化誘導; mRNA

本研究はヒト由来の誘導性肺前駆細胞を作成し、移植可能なバイオ人工肺作成の基盤となる知見を明らかにすることを目的としている。令和3年度はmRNAを用いてヒト血管内皮細胞と肺上皮細胞から誘導性前駆細胞を作成した。特に血管内皮細胞では、初期化因子の導入で一度消失した血管内皮マーカーが培地変更によって出現することが確認された。そこで令和4年度は作成された誘導性血管内皮前駆細胞をマウススケールのバイオリアクターに注入し、生着率、性質を確認した。まずマウス肺の脱細胞化・再細胞化手法の確立を行った。マウス肺動脈・気管にカニュレーションして脱細胞化し、TritonX,SDC, DNaseを用いて脱細胞化した。マウス肺を再細胞化するのに最適な細胞数が明らかになっていなかったため、細胞数の検討を行った。マウス肺血管の全細胞数である6000万個を基準としてHUVECを1500万個から6000万個でマウス肺動脈から注入し生着を確認したところ、3000万個が最もよく生着していた。マウスを用いることで実験に必要な細胞数がラット等の10分の1程度なることはマウススケールバイオリアクターの利点と考えられた。続いて誘導性血管内皮前駆細胞をバイオリアクターに注入し、脱細胞化肺を再血管化した。3日間灌流し観察したところ、生着率はHUVECより良くないものの一部の細胞に生着が認められ、免疫染色では血管内皮マーカーであるCD31の発現が見られた。さらに血管平滑筋マーカーであるSMAも認められ、誘導性血管内皮前駆細胞からは壁細胞も分化している可能性が示された。先行研究では肺の再血管化には壁細胞も含め細胞の多様性が必要であることが示されており、壁細胞が自然に分化する状態には利点があると考えた。今後は脱細胞化肺への生着能の改善が課題であり、誘導性血管内皮細胞作成時の初期化誘導の期間の調整を検討している。

这项研究的目的是产生人源性可诱导肺祖细胞，并阐明将作为创建可移植生物人工肺基础的知识。 2021 年，我们利用 mRNA 从人类血管内皮细胞和肺上皮细胞中创建了可诱导祖细胞。特别是，在血管内皮细胞中，已证实曾经因引入重编程因子而消失的血管内皮标记物在改变培养基时出现。因此，在2020年，我们将所创建的诱导血管内皮祖细胞注射到小鼠规模的生物反应器中，并确认了它们的植入率和特性。首先，我们建立了一种小鼠肺脱细胞和再细胞化的方法。使用 TritonX、SDC 和 DNase 对小鼠肺动脉和气管进行插管和脱细胞。由于再细胞化小鼠肺的最佳细胞数量尚不清楚，因此我们研究了细胞数量。当将15至6000万个HUVEC细胞注射到小鼠肺动脉并确认植入时，基于小鼠肺血管中的细胞总数6000万个，最有可能有3000万个细胞存活。小鼠规模生物反应器的优点是，通过使用小鼠，实验所需的细胞数量约为大鼠的十分之一。然后将诱导型内皮祖细胞注射到生物反应器中以使脱细胞肺血运重建。灌注3天观察，虽然植入率不如HUVEC，但仍有部分细胞观察到植入，免疫染色显示血管内皮标志物CD31表达。此外，还观察到血管平滑肌标记物SMA，表明壁细胞也可能从诱导的血管内皮祖细胞分化。先前的研究表明，肺血运重建需要细胞多样性，包括壁细胞，我们认为壁细胞自然分化的状态会有优势。我们未来的挑战是提高脱细胞肺的植入能力，并且我们正在考虑在创建诱导血管内皮细胞时调整重编程诱导的周期。

项目成果

組織工学的手法によるバイオ人工肺作成のための誘導性肺前駆細胞の確立

利用组织工程技术建立用于生物人工肺创建的诱导型肺祖细胞

• 发表时间: 2022
• 作者: 冨山史子;鈴木隆哉;岡田克典.
• 通讯作者: 岡田克典.