研究概要

材料開発グループ

Topic 1. 肝疾患治療のための肝組織パッチの開発

Topic 2. 肝組織再生のためのナノ医薬の応用

Topic 3. 肝組織工学のための自己修復性ハイドロゲル

Topic 4. 肝疾患治療のための注射可能ハイドロゲル

Topic 5. 肝組織工学のためのナノ粒子スプレー技術

オルガン・オン・チップ研究グループ

Topic 6. 肝疾患モデル化プラットフォームの構築

Topic 7. 肝保護効果を有する肝活性材料の開発

本研究室のこれまでの研究は、生体材料、疾患モデルの構築、および治療プラットフォームの開発を中心に行われてきました。具体的には、バイオ人工肝臓デバイスを目的とした三次元多孔質肝臓スキャフォールドの開発、肝がん細胞に対する標的型光線力学療法の評価、さらにタバコ煙誘導性 COPD 動物モデルに対する水素酸素発生装置の治療効果の検討などが含まれます。これらの研究は、材料設計、細胞・動物実験、機能性生体医工学プラットフォーム開発における本研究室の基盤を示し、組織工学、疾患モデル、および器官チップ研究へと発展しています。 

本研究室では、脱細胞化肝臓基質を基盤とし、ヘパリンを介した成長因子固定化技術を組み合わせた機能性 liver patch の開発に取り組んでいます。このプラットフォームは、損傷した肝組織に生体模倣的な微小環境を提供し、肝臓の修復および再生を促進することを目的としています。これまでの研究では、HGF/heparin-DLM patch が損傷肝細胞の生存率と機能回復を改善し、細胞毒性を低下させ、アルブミン分泌を促進することが示されました。さらに、動物モデルにおいては、肝損傷、肝線維化、および代謝機能障害関連脂肪性肝炎への応用を進めており、炎症の軽減、肝機能指標の改善、組織修復の促進における可能性が示されています。現在、この liver patch プラットフォームは肝がん関連研究にも展開されており、肝再生と疾患治療を両立する新たな治療戦略の構築を目指しています。 

本研究室では、ナノメディシンを基盤とした肝再生および代謝性肝疾患治療プラットフォームの開発にも取り組んでいます。これらの研究には、肝細胞の増殖と肝機能を促進する修飾型メソポーラスシリカナノ粒子の開発や、脱細胞化肝臓基質由来ナノキャリアを用いた部分肝切除後の肝再生、および代謝機能障害関連脂肪性肝疾患への応用が含まれます。これらのナノ材料は、肝機能指標の改善、肝組織修復の促進、さらに MASLD/MASH モデルにおける脂質代謝の調節と肝障害の軽減に寄与する可能性を示しており、肝疾患治療プラットフォームとしての応用が期待されます。 

本研究室では、肝線維化および代謝機能障害関連脂肪性肝疾患の治療を目的として、自己修復性ハイドロゲルを基盤とした機能性材料プラットフォームを開発しています。このプラットフォームは、脱細胞化肝臓基質、肝細胞スフェロイド、内皮細胞との共培養システム、さらにタンニン酸などの生理活性成分を組み合わせることで、肝組織修復に適した生体模倣的な微小環境を提供します。本ハイドロゲルは、迅速なゲル化、自己修復性、および肝臓組織に近い力学特性を有し、肝細胞の生存と機能回復を支持します。これまでの研究では、アルブミン分泌の促進、細胞毒性の低下、肝機能指標の改善、線維化の軽減、および脂質代謝の調節が確認されており、肝疾患治療に向けた再生医療材料としての応用が期待されます。 

本研究室では、肝障害の修復および肝機能回復を目的として、脱細胞化肝臓基質を基盤とした注入可能なハイドロゲルプラットフォームを開発しています。本材料は gelatin-HPA と DLM を組み合わせ、酵素架橋によりハイドロゲルを形成することで、注入性と再ゲル化能を有し、肝臓への局所治療および再生医療材料としての応用が期待されます。これまでの研究では、Glt-HPA-DLM hydrogel が損傷肝細胞の細胞毒性を低下させ、アルブミン分泌や尿素合成などの肝機能回復を促進することが示されました。さらに動物実験において、本プラットフォームは肝組織内に分布し、肝線維化モデルにおける肝機能指標の改善と炎症反応の軽減に寄与する可能性を示しています。 

本研究室では、タンニン酸と脱細胞化肝臓基質を基盤とした TA-DLM nanospray を開発し、局所治療および組織修復に向けた多機能プラットフォームとしての応用を目指しています。本ナノスプレーは、DLM が有する組織特異的な微小環境と、タンニン酸の生理活性を組み合わせることで、創傷治癒、細胞挙動の制御、組織再生を促進する可能性を有しています。これまでの結果から、TA-DLM nanospray は肝がん細胞の増殖と生存率を抑制しつつ、正常肝細胞の遊走を促進することが示されました。今後は、肝切除後の肝再生、術後癒着の予防、さらに代謝性肝疾患に対する治療・疾患モデルプラットフォームへの応用が期待されます。 

本研究室では、体内の肝臓微小環境をよりよく再現するために、さまざまな liver-on-a-chip 型マイクロ流体プラットフォームを開発しています。これらの研究には、肝細胞の生存率および肝機能を向上させるチップ培養システム、薬物およびその代謝物が肝がん細胞に与える影響の評価、さらに着脱可能かつ再利用可能な肝細胞培養プラットフォームの開発が含まれます。また、マイクロ流体構造設計、流体せん断応力の制御、画像解析、および AI を用いた予測により、肝細胞の長期培養と機能評価の精度向上を目指しています。近年では、肝細胞スフェロイドと自己組織化する微小血管ネットワークを統合した血管化 liver-on-a-chip モデルの構築にも取り組んでおり、肝機能解析、薬物評価、疾患モデル開発に応用可能な、より生理学的に関連性の高い肝臓微小環境の実現を目指しています。 

本研究室では、肝保護および肝障害修復を目的として、肝臓活性を有する天然物質の応用可能性についても研究しています。これらの研究では、タンニン酸、没食子酸、月見草油などの生理活性成分を用い、損傷肝細胞および急性肝不全モデルに対する保護効果と治療効果を評価しています。これまでの結果から、タンニン酸は肝細胞のアルブミン分泌と細胞増殖を促進し、酸化ストレスを低下させるとともに、APAP 誘導性肝障害モデルにおいて肝組織形態および生化学的指標の改善に寄与する可能性が示されました。これらの知見は、天然肝活性物質が肝保護、損傷修復、および補助的治療戦略として応用できる可能性を示しています。