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(In Japanese)生物学的組織に血管系を付与する方法

Patent code P170014030
File No. (S2013-1221-N0)
Posted date Apr 10, 2017
Application number P2015-528240
Patent number P6455934
Date of filing Jul 15, 2014
Date of registration Dec 28, 2018
International application number JP2014068808
International publication number WO2015012158
Date of international filing Jul 15, 2014
Date of international publication Jan 29, 2015
Priority data
  • P2013-153056 (Jul 23, 2013) JP
Inventor
  • (In Japanese)武部 貴則
  • (In Japanese)谷口 英樹
  • (In Japanese)高橋 禎暢
Applicant
  • (In Japanese)公立大学法人横浜市立大学
Title (In Japanese)生物学的組織に血管系を付与する方法
Abstract (In Japanese)in vitroにおいて、生物学的組織に血管系を付与する方法であって、生物学的組織を血管細胞及び間葉系細胞と共培養することを含む、前記方法。前記方法により、血管系が付与された生物学的組織。前記生物学的組織を非ヒト動物に移植し、血管網が構築された組織又は臓器に分化させることを含む、組織又は臓器の作製方法。前記生物学的組織をヒト又は非ヒト動物に移植し、血管網が構築された組織又は臓器に分化させることを含む、組織又は臓器の再生又は機能回復方法。前記生物学的組織を非ヒト動物に移植し、血管網が構築された組織又は臓器に分化させることを含む、非ヒトキメラ動物の作製方法。前記生物学的組織、前記方法で作製された組織及び臓器、並びに前記方法で作製された非ヒトキメラ動物からなる群より選択される少なくとも1つを用いて、薬剤を評価する方法。前記方法により、血管系を付与された生物学的組織を含む、再生医療用組成物。
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

近年、個体より分離した正常/癌組織や、多能性幹細胞より誘導した組織を利用して、新たな医薬品を開発するための創薬スクリーニングや、失われた臓器の機能を補う再生医療を実現化することが注目されている。
多能性幹細胞などから三次元組織を誘導する試みとしては、肝臓、膵臓や神経などの領域において、スフェロイド状の小型組織を形成し、細胞の分化誘導を行う研究が報告されている(非特許文献1:Takayama K, et al.Biomaterials. 2013 Feb;34(7):1781-9. 非特許文献2:Saito H, et al. PLoS ONE. 2011;6(12):e28209、非特許文献3:Eiraku M, et al. Nature 2011、472, 51-56)。しかし、いずれの方法で誘導された組織も、血管構造が存在しない。血管構造は、移植した後に、組織が生存するために必要な酸素及び栄養素などを組織内部に送達する役割を有しているのみならず、(内部に血液が流入する以前にも、)血管を伴う三次元的な組織構造や細胞極性を再現することが細胞の分化・増殖・維持に重要であると考えられている。したがって、血管を有さない組織は、単に、移植後に定着せずに内部が壊死することのみならず、血管化に伴う組織の成熟化が達成されず、充分な機能を発揮することが困難であった。

そこで、三次元的な組織に血管構造を付加することを目的として、個体より分離した膵島などの組織を、担体(足場材料)へ播種し、血管内皮細胞や線維芽細胞などと共培養を行う方法などが考案されている (非特許文献4:Kaufman-Francis K, et al. PLoS ONE 2012、7(7): e40741)。

しかし、足場材料による空間的配置の制約が存在し細胞挙動が大きく影響を受けることから、生体組織のような精密な構造を構築することが困難であり、適正な細胞間の相互作用が再現されない。したがって、組織中の細胞の成熟や増殖が阻害されたり、機能的な血管網の再構成が遅延するために移植後の定着が悪いなどの問題が生じてしまう。さらに、移植などに用いる際に、足場材料が異物反応を生じ、炎症などを来すことも大きな問題点と考えられる。
以上のように、産業応用や再生医療応用を想定した際には、血管網を備えた三次元組織の再構築が望まれているにも関わらず、足場材料に頼ること無く、in vitroにおいて組織を用いて血管を備えた組織体を構築する方法は、未だに確立されていないのが現状である。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、生物学的組織へ血管系を付与する方法に関し、より詳細には、多能性幹細胞等より誘導した組織や、個体より分離した正常組織や癌組織などの組織から、血管網を有する三次元組織を作製する方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
in vitroにおいて、生物学的組織に血管系を付与する方法であって、足場材料を用いることなく、支持体上又は底面に細胞が集まるような形状のプレート上で、血管内皮細胞及び/又は血管内皮細胞に分化可能な細胞を含む血管細胞並びに未分化間葉系細胞と生物学的組織とを共培養することを含む、前記方法。

【請求項2】
 
支持体が、0.5~25 kPaの硬度を有する基材である請求項1記載の方法。

【請求項3】
 
基材が、マトリゲル、アガロースゲル、アクリルアミドゲル、ハイドロゲル、コラーゲンゲル又はウレタンゲルである請求項2記載の方法。

【請求項4】
 
生物学的組織が、個体より分離した正常組織、異常組織若しくは癌組織、又は多能性幹細胞、組織幹・前駆細胞若しくは分化細胞から誘導した組織である請求項1~3のいずれかに記載の方法。

【請求項5】
 
組織が、膵島組織、腫瘍組織、肝組織、腸組織、肺組織又はiPS細胞由来内胚葉組織である請求項4記載の方法。

【請求項6】
 
血管内皮細胞及び/又は血管内皮細胞に分化可能な細胞を含む血管細胞並びに未分化間葉系細胞と生物学的組織とを共培養することで、生物学的組織に血管系が付与され、生物学的組織の機能が維持及び/又は向上する請求項1~5のいずれかに記載の方法。

【請求項7】
 
in vitroにおいて、血管系が付与された生物学的組織を作製する方法であって、足場材料を用いることなく、支持体上又は底面に細胞が集まるような形状のプレート上で、血管内皮細胞及び/又は血管内皮細胞に分化可能な細胞を含む血管細胞並びに未分化間葉系細胞と生物学的組織とを共培養することを含む、前記方法。

【請求項8】
 
足場材料を用いることなく、支持体上又は底面に細胞が集まるような形状のプレート上で、血管内皮細胞及び/又は血管内皮細胞に分化可能な細胞を含む血管細胞並びに未分化間葉系細胞と生物学的組織とを共培養して、血管系が付与された生物学的組織をin vitroで作製し、該生物学的組織を非ヒト動物に移植し、血管網が構築された組織又は臓器に分化させることを含む、組織又は臓器の作製方法。

【請求項9】
 
足場材料を用いることなく、支持体上又は底面に細胞が集まるような形状のプレート上で、血管内皮細胞及び/又は血管内皮細胞に分化可能な細胞を含む血管細胞並びに未分化間葉系細胞と生物学的組織とを共培養して、血管系が付与された生物学的組織をin vitroで作製し、該生物学的組織を非ヒト動物に移植し、血管網が構築された組織又は臓器に分化させることを含む、組織又は臓器の再生又は機能回復方法。

【請求項10】
 
足場材料を用いることなく、支持体上又は底面に細胞が集まるような形状のプレート上で、血管内皮細胞及び/又は血管内皮細胞に分化可能な細胞を含む血管細胞並びに未分化間葉系細胞と生物学的組織とを共培養して、血管系が付与された生物学的組織をin vitroで作製し、該生物学的組織を非ヒト動物に移植し、血管網が構築された組織又は臓器に分化させることを含む、非ヒトキメラ動物の作製方法。

【請求項11】
 
足場材料を用いることなく、支持体上又は底面に細胞が集まるような形状のプレート上で、血管内皮細胞及び/又は血管内皮細胞に分化可能な細胞を含む血管細胞並びに未分化間葉系細胞と生物学的組織とを共培養して、血管系が付与された生物学的組織をin vitroで作製し、該生物学的組織を用いて、薬剤を評価する方法。

【請求項12】
 
足場材料を用いることなく、支持体上又は底面に細胞が集まるような形状のプレート上で、血管内皮細胞及び/又は血管内皮細胞に分化可能な細胞を含む血管細胞並びに未分化間葉系細胞と生物学的組織とを共培養して、血管系が付与された生物学的組織をin vitroで作製し、該生物学的組織を非ヒト動物に移植し、血管網が構築された組織又は臓器に分化させ、該組織又は臓器を用いて、薬剤を評価する方法。

【請求項13】
 
足場材料を用いることなく、支持体上又は底面に細胞が集まるような形状のプレート上で、血管内皮細胞及び/又は血管内皮細胞に分化可能な細胞を含む血管細胞並びに未分化間葉系細胞と生物学的組織とを共培養して、血管系が付与された生物学的組織をin vitroで作製し、該生物学的組織を非ヒト動物に移植し、血管網が構築された組織又は臓器に分化させて、非ヒトキメラ動物を作製し、該非ヒトキメラ動物を用いて、薬剤を評価する方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2015528240thum.jpg
State of application right Registered
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