image: Researchers from The University of Tokyo develop a novel device for the safe and effective transplantation of human induced pluripotent stem cell (iPSC)-derived pancreatic beta-cells in type I diabetes mellitus view more
Credit: Institute of Industrial Science, the University of Tokyo
東京大学 生産技術研究所／大学院情報理工学系研究科 知能機械情報学専攻の竹内 昌治 教授と小沢 文智 特任研究員らの研究グループは、直径６ミリメートルのハイドロゲルにヒトiPS細胞由来膵島をカプセル化したレンコン状構造の移植片を開発しました。
研究グループはこれまで、直径１ミリメートルのハイドロゲルは、マイクロスケールのハイドロゲルと比べて異物反応が抑制される傾向にあることを示してきました。しかし、ハイドロゲル内にヒトiPS細胞由来膵島をカプセル化した場合は、細胞種や種差の影響によりホストから受ける異物反応が強くなってしまうため、移植片の改良が必要でした。
そこで本研究では、直径６ミリメートルのハイドロゲルにヒトiPS細胞由来膵島をカプセル化したレンコン状構造の移植片を作製しました。直径が大きくなると細胞に対する酸素や栄養供給の問題から細胞の生存率を保つことが難しいが、ハイドロゲルのエッジから１ミリメートル以内ではヒトiPS細胞由来膵島が十分な生存率を保つことが示されました。作製した６ミリメートルの移植片は、これまでの１ミリメートルの移植片に比べ、異物反応が抑制されかつ１年の長期移植においてもゲルとしての形態を維持し、癒着なく取り出せることが分かりました。この移植片を糖尿病モデルマウスに移植したところ、血糖値を最大半年以上の長期にわたり正常化することに成功しました。さらに移植片は、ヒトiPS細胞由来膵島を使用しているが、体内で腫瘍形成などは起こしておらず、まとめて取り出すことも可能でした。
レンコン状構造の移植片は異物反応を起こしにくく、また腫瘍形成を起こさずかつ緊急時に取り出しも可能であることから、ヒトiPS細胞由来膵島をはじめとしたヒトiPS細胞由来分化細胞を安全に移植する技術へつながります。今後は移植片の構造や使用しているハイドロゲルの最適化により、様々なヒトへの臨床応用が期待されます。
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本成果は、２０２１年４月１日（米国東部夏時間）に国際学術誌「iScience」のオンライン版で公開されます。
本研究は、東京大学と国立国際医療研究センターの共同で行われました。
Journal
iScience