Novel cryodevices for vitrification of cumulus-oocyte complexes and pancreatic islets

本研究では、冷却前後の諸操作を簡便化できる新規デバイスをシルクなどの生体適合性の高い材料から作製・加工し、ウシ卵丘卵子複合体やラット膵島のような多種多様な機能をもつ細胞群から構成される細胞塊のガラス化保存に適用することを目的としている。これまでに、加工性・吸水性に優れた多孔質のシルクフィブロインスポンジディスク上において大量かつ一括でガラス化保存したラット膵島が正常な形態を保って回収できること、体外でグルコースに応答して正常にインスリンを分泌する能力を維持していること、ストレプトゾトシン投与によって誘発した１型糖尿病モデルラットへの腎被膜下膵島移植によって同ラットの血糖値を正常化させられることを明らかにした (Islets 2020; Transplant Proc 2021)。ウシ卵丘卵子複合体に対しては多層シルクフィブロインシートが高吸水性ガラス化素材になるという報告 (Theriogenology 2020) も合わせ、細胞塊を対象にした新規ガラス化デバイスの開発という当初の目的はすでに達成できている。本年度、酵素消化による膵島単離過程やガラス化工程で損傷を受ける膵島周囲の微小環境の修復を目指した研究 (Cryobiology 2021)、ならびに膵島をトリプシン処理して単一細胞懸濁液にしてからスフェロイド培養して偽膵島として再構築する研究 (J Tissue Eng Regen Med 2021) をさらに展開するため、ガラス化保存技術との相性について検討した。いずれもナイロンメッシュシートをガラス化デバイスにした実験結果だが、高静水圧処理により調製した脱細胞化肝臓パウダーはガラス化・加温ラット膵島のインスリン分泌機能を亢進できること、ガラス化・加温ラット膵島由来の偽膵島はグルカゴン分泌α細胞とインスリン分泌β細胞が正しく再配置されることがわかった。

本研究では、冷却前後の諸操作を簡便化できる新規デバイスをシルクなどの生体適合性の高い材料から作製・加工し、ウシ卵丘卵子複合体やラット膵島のような多種多様な機能をもつ細胞群から構成される細胞塊のガラス化保存に適用することを目的としている。これまでに、加工性・吸水性に優れた多孔質のシルクフィブロインスポンジディスク上において大量かつ一括でガラス化保存したラット膵島が正常な形態を保って回収できること、体外でグルコースに応答して正常にインスリンを分泌する能力を維持していること、ストレプトゾトシン投与によって誘発した１型糖尿病モデルラットへの腎被膜下膵島移植によって同ラットの血糖値を正常化させられることを明らかにした (Islets 2020; Transplant Proc 2021)。ウシ卵丘卵子複合体に対しては多層シルクフィブロインシートが高吸水性ガラス化素材になるという報告 (Theriogenology 2020) も合わせ、細胞塊を対象にした新規ガラス化デバイスの開発という当初の目的はすでに達成できている。本年度、酵素消化による膵島単離過程やガラス化工程で損傷を受ける膵島周囲の微小環境の修復を目指した研究 (Cryobiology 2021)、ならびに膵島をトリプシン処理して単一細胞懸濁液にしてからスフェロイド培養して偽膵島として再構築する研究 (J Tissue Eng Regen Med 2021) をさらに展開するため、ガラス化保存技術との相性について検討した。いずれもナイロンメッシュシートをガラス化デバイスにした実験結果だが、高静水圧処理により調製した脱細胞化肝臓パウダーはガラス化・加温ラット膵島のインスリン分泌機能を亢進できること、ガラス化・加温ラット膵島由来の偽膵島はグルカゴン分泌α細胞とインスリン分泌β細胞が正しく再配置されることがわかった。