移植医療を標的とした細胞組織を封入するためのマイクロ流体システムの開発

肝臓を構成する肝細胞は、高い細胞増殖能、血清タンパク質産生能、薬物代謝機能を有し、生体恒常性の維持に重要な役割を担っている。その細胞特性から、生体外での組織再生モデルや薬剤応答モデル、さらには細胞移植治療における細胞供給源として利用することが期待されている。しかしながら、従来の2次元および3次元培養法では、生体内のような高い細胞機能を再現することが困難であった。本研究では、マイクロ流体デバイスによる細胞ファイバ技術を用いて、ラット初代肝細胞を種々の細胞外マトリクスと共にコアシェル型マイクロファイバにカプセル化することで、高い細胞機能を有する3次元肝細胞培養システムの構築を行った。カプセル化されたラット初代肝細胞は、コア内において増殖と遊走によって細胞間接着を構築し、ファイバ状の３次元組織を形成することを見出した。また、肝細胞密度とECMの種類および濃度を最適化することで、従来の培養法に比べて、高い細胞生存率、アルブミン産生能、尿素合成機能を3週間の長期に渡って維持可能なことを明らかにした。これらの成果は国際学会で報告しており、高い評価を受けることができた。その後、ファイバ内の肝細胞の薬物代謝能を薬剤刺激試験により検証し、生体肝細胞との類似性を明らかにした。さらに肝細胞ファイバのin vivoでの機能評価のために、アルブミン欠損ラットの腸間膜内に肝細胞ファイバを移植し、血中アルブミン量を評価することで、その移植片としての効果と安全性を証明することができた。以上の結果は、論文化および発表準備中である。

肝臓を構成する肝細胞は、高い細胞増殖能、血清タンパク質産生能、薬物代謝機能を有し、生体恒常性の維持に重要な役割を担っている。その細胞特性から、生体外での組織再生モデルや薬剤応答モデル、さらには細胞移植治療における細胞供給源として利用することが期待されている。しかしながら、従来の2次元および3次元培養法では、生体内のような高い細胞機能を再現することが困難であった。本研究では、マイクロ流体デバイスによる細胞ファイバ技術を用いて、ラット初代肝細胞を種々の細胞外マトリクスと共にコアシェル型マイクロファイバにカプセル化することで、高い細胞機能を有する3次元肝細胞培養システムの構築を行った。カプセル化されたラット初代肝細胞は、コア内において増殖と遊走によって細胞間接着を構築し、ファイバ状の３次元組織を形成することを見出した。また、肝細胞密度とECMの種類および濃度を最適化することで、従来の培養法に比べて、高い細胞生存率、アルブミン産生能、尿素合成機能を3週間の長期に渡って維持可能なことを明らかにした。これらの成果は国際学会で報告しており、高い評価を受けることができた。その後、ファイバ内の肝細胞の薬物代謝能を薬剤刺激試験により検証し、生体肝細胞との類似性を明らかにした。さらに肝細胞ファイバのin vivoでの機能評価のために、アルブミン欠損ラットの腸間膜内に肝細胞ファイバを移植し、血中アルブミン量を評価することで、その移植片としての効果と安全性を証明することができた。以上の結果は、論文化および発表準備中である。