三次元肝組織デバイスの構築及び機能評価

高機能の肝組織を工学的に構築する為には、組織のすみずみまで酸素と栄養が供給される毛細血管様構造の構築、動脈、静脈に加えて門脈系が加わる脈管系の構築、更に産生される胆汁の排出制御、肝実質細胞が血管側と胆管側で厳密に細胞膜タンパク質の極性が制御されていること及び、3次元環境下で細胞および足場材料の配置の制御などの解決が必要不可欠である。本研究では、肝臓の組織工学の様々な問題点の中から、肝実質細胞の3次元培養環境下での配置及び膜タンパク質の極性の制御に焦点を絞り、解決することを目的とする。これにより、従来の人工肝臓作製の研究では困難であった細胞の正確な配置の制御、及び排出系のトランスポーターの局在を制御することにより毛細胆管の形成制御、肝実質細胞膜表面の薬物取り込みトランスポーターの局在を制御することで、薬物の取込み量の増加が予想される。昨年度までに我々は、生体適合性材料であるアルギン酸ゲル構造物の作製をマイクロレベルで成功している。そこで、昨年度は、肝実質細胞の極性を制御できる足場材料を検討した。その結果、ガラクトース基を足場材料として用いることにより、肝実質細胞の血管側に主に発現しているアシアロ糖タンパク質レセプターの局在を制御することに成功した。本年度は、ガラクトースを有する複雑なアルギン酸ゲル構造物を3Dバイオプリンターで作製し、肝実質細胞を播種した結果、肝特異的な機能の保持及び、トランスポーターの局在を制御できるデバイスの作製に成功した。現在、上記のデータをまとめ、追試実験をした上で論文投稿する為の準備をしている。

高機能の肝組織を工学的に構築する為には、組織のすみずみまで酸素と栄養が供給される毛細血管様構造の構築、動脈、静脈に加えて門脈系が加わる脈管系の構築、更に産生される胆汁の排出制御、肝実質細胞が血管側と胆管側で厳密に細胞膜タンパク質の極性が制御されていること及び、3次元環境下で細胞および足場材料の配置の制御などの解決が必要不可欠である。本研究では、肝臓の組織工学の様々な問題点の中から、肝実質細胞の3次元培養環境下での配置及び膜タンパク質の極性の制御に焦点を絞り、解決することを目的とする。これにより、従来の人工肝臓作製の研究では困難であった細胞の正確な配置の制御、及び排出系のトランスポーターの局在を制御することにより毛細胆管の形成制御、肝実質細胞膜表面の薬物取り込みトランスポーターの局在を制御することで、薬物の取込み量の増加が予想される。昨年度までに我々は、生体適合性材料であるアルギン酸ゲル構造物の作製をマイクロレベルで成功している。そこで、昨年度は、肝実質細胞の極性を制御できる足場材料を検討した。その結果、ガラクトース基を足場材料として用いることにより、肝実質細胞の血管側に主に発現しているアシアロ糖タンパク質レセプターの局在を制御することに成功した。本年度は、ガラクトースを有する複雑なアルギン酸ゲル構造物を3Dバイオプリンターで作製し、肝実質細胞を播種した結果、肝特異的な機能の保持及び、トランスポーターの局在を制御できるデバイスの作製に成功した。現在、上記のデータをまとめ、追試実験をした上で論文投稿する為の準備をしている。