京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(医学) / 甲第22361号 / 医博第4602号 / 新制||医||1043(附属図書館) / 京都大学大学院医学研究科医学専攻 / (主査)教授 上本 伸二, 教授 小西 靖彦, 教授 黒田 知宏 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DGAM

Introduction: The reason for the inability of performing the liver resection for colorectal carcinoma metastasis is usually insufficient remnant liver parenchyma after liver resection (future liver remnant volume - FLRV). The current standard method of increasing FLRV is the embolization of the branch of portal vein (portal vein embolization - PVE) on the side of the tumor, and then suspended after hypertrophy of the non-embolised lobe liver resection. Unfortunately, there are some patients who do not increase liver volume despite perfectly executed PVE. Besides that, FLRV occurs during the time necessary for hypertrophy progression of metastatic disease. Therefore, we are trying to find the appropriate way to encourage the growth of remaining liver parenchyma and accelerate hypertrophy of the contralateral liver lobe. From our previous experience (IGA MZ NS 10240), it is possible to be optimistic that there hope is the way of hematopoietic progenitor cells (HPC - adult stem cells) after previous PVE to non-embolised branches of the portal vein. These cells do not only accelerate liver regeneration, but are also able to improve its function (function of the liver) which is especially important for patients after neoadjuvant chemotherapy (steatohepatitis or steatofibrosis), and for patients with...

Introduction: The reason for the inability of performing the liver resection for colorectal carcinoma metastasis is usually insufficient remnant liver parenchyma after liver resection (future liver remnant volume - FLRV). The current standard method of increasing FLRV is the embolization of the branch of portal vein (portal vein embolization - PVE) on the side of the tumor, and then suspended after hypertrophy of the non-embolised lobe liver resection. Unfortunately, there are some patients who do not increase liver volume despite perfectly executed PVE. Besides that, FLRV occurs during the time necessary for hypertrophy progression of metastatic disease. Therefore, we are trying to find the appropriate way to encourage the growth of remaining liver parenchyma and accelerate hypertrophy of the contralateral liver lobe. From our previous experience (IGA MZ NS 10240), it is possible to be optimistic that there hope is the way of hematopoietic progenitor cells (HPC - adult stem cells) after previous PVE to non-embolised branches of the portal vein. These cells do not only accelerate liver regeneration, but are also able to improve its function (function of the liver) which is especially important for patients after neoadjuvant chemotherapy (steatohepatitis or steatofibrosis), and for patients with...

京都大学 / 新制・論文博士 / 博士(医学) / 乙第13540号 / 論医博第2280号 / 新制||医||1066(附属図書館) / (主査)教授 小濱 和貴, 教授 近藤 尚己, 教授 妹尾 浩 / 学位規則第4条第2項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DFAM

Le foie possède une capacité de régénération importante qui lui permet de reconstituer son volume suite à une agression. L’induction d’une régénération hépatique est réalisée en pratique courante en chirurgie hépatique afin de préparer le foie à une hépatectomie majeure. Elle est également utilisée dans de nombreux modèles animaux afin de favoriser la prise de greffe hépatocytaire au cours de la transplantation d’hépatocytes pour le traitement de maladies métaboliques héréditaires hépatiques. Les principaux objectifs de ce travail ont été d’étudier une méthode peu invasive pour induire une importante régénération hépatique : d’une part pour élargir les possibilités de prise en charge des patients nécessitant une hépatectomie, et d’autre part pour favoriser la prise de greffe des hépatocytes transplantés pour le traitement des maladies métaboliques héréditaires hépatiques.Dans un premier temps, nous avons mis au point chez le rat une technique d’embolisation portale partielle résorbable répétée (EPPRR) visant à entrainer un stimulus additionnel de régénération hépatique. Ces travaux ont validé le concept de la méthode d’EPPRR en montrant une augmentation de la prolifération hépatocytaire et une hypertrophie dans la partie du foie non embolisée.Ce protocole d’EPPRR a ensuite été appliqué dans un modèle préclinique de gros animal. Nous avons étudié chez le porc les conséquences de l’EPPRR et montré que cette technique était reproductible, bien tolérée, et qu’elle permettait une hypertrophie de la partie du foie non embolisée.Parallèlement, nous avons appliqué l’EPPRR avant transplantation d’hépatocytes chez le rat. A partir du foie de rats transgéniques exprimant la GFP (green fluorescent protein), nous avons pu isoler des hépatocytes GFP+. Ces cellules ont été transplantées dans le foie de rats receveurs GFP- en association avec une EPPRR. Nous avons montré que le stimulus de régénération répété provoqué par l’EPPRR permettait une augmentation de la prise de greffe.En conclusion, l’EPPRR est une technique peu invasive capable d’induire une régénérative hépatique efficace. Cette approche pourrait jouer un rôle dans la prise en charge des tumeurs hépatique et l’optimisation de la transplantation d’hépatocytes pour le traitement des maladies métaboliques héréditaires hépatiques. / The liver has an important regenerative capacity allowing reconstitution of the hepatic volume after an aggression. The induction of liver regeneration is used in routine clinical practice before liver surgery in order to prepare the liver for major hepatectomy. It is also used in numerous animal models in order to increase hepatocyte engraftment during hepatocyte transplantation for the treatment of inherited metabolic liver diseases. The main objective of this work was to evaluate a minimally invasive approach to induce substantial liver regeneration: firstly, to expand the therapeutic options for patients requiring an hepatectomy, and secondly to increase the engraftment of transplanted hepatocytes for the treatment of inherited metabolic liver diseases.In a first study, we developed in the rat model a technique of repeated reversible portal vein embolization (RRPVE) to induce an additional stimulus of liver regeneration. This study established the proof of concept of the RRPVE method, showing an increase in hepatocyte proliferation and hypertrophy in the non-embolized liver.This RRPVE protocol was then used in a preclinical model of large animal. We studied in swine the consequences of the RRPVE and showed that the procedure was reproducible, well tolerated, and allowed hypertrophy of the non-embolized liver.In parallel, we applied RRPVE before hepatocyte transplantation in the rat model. From the liver of transgenic rats expressing GFP (green fluorescent protein), we were able to isolate GFP+ hepatocytes. These cells were transplanted in the liver of recipient GFP- rats in association with RRPVE. We demonstrated that the repetition of the regeneration stimulus induced by RRPVE allowed increased hepatocyte engraftment.In conclusion, RRPVE is a minimally invasive technique able to induce efficient liver regeneration. This approach could play a part in the management of hepatic malignancies and the optimization of hepatocyte transplantation in the treatment of inherited metabolic liver diseases.

La transplantation d’hépatocytes est un procédé séduisant pour remplacer les cellules déficientes dans un foie anatomiquement normal. Dans les maladies métaboliques héréditaires hépatiques (MMHH), la thérapie cellulaire présente un potentiel espoir thérapeutique. Le remplacement d'un pourcentage restreint (5-10%) d’hépatocytes déficients par des hépatocytes normaux pourrait rétablir durablement la fonction métabolique. Les résultats des essais cliniques de transplantation d'hépatocytes génétiquement modifiés ou non sont moins concluants, montrent une prise de greffe insuffisante et, dans la plupart des études, un effet thérapeutique transitoire. L’efficacité limitée de la transplantation d’hépatocytes isolés dans le traitement des MMHH semble en partie liée au faible pourcentage de la masse hépatocytaire reconstituée par les hépatocytes définitivement greffés et fonctionnels. De nombreux modèles animaux ont été développés pour étudier les facteurs pouvant augmenter le nombre et le pourcentage d’hépatocytes transplantés et greffés. Cependant, la majorité de ces modèles ne sont pas transposables en clinique car ils présentent des risques importants ou mal évalués pour les patients. Les principaux objectifs de ce travail ont été d’étudier des moyens peu invasifs pour induire une régénération hépatique et une prise de greffe hépatocytaire significatives dans le but de développer une nouvelle approche de transplantation d’hépatocytes génétiquement modifiés ex vivo pour le traitement de l’hypercholestérolémie familiale. L’effet d’une embolisation portale partielle (EPP) réversible sur la prolifération hépatocytaire et la régénération hépatique a été évalué chez le macaque. A la différence de l’EPP par un produit non résorbable, il ne s’agit pas d’une approche potentiellement délétère à long terme. Une obstruction veineuse plus complète a été provoquée en utilisant le Curaspon®, une gélatine biodégradable, en forme de poudre. Nous avons démontré pour la première fois dans la littérature l’efficacité d’une EPP réversible à induire une importante prolifération hépatocytaire et régénération hépatique. Nos données suggèrent qu’une occlusion portale initiale et temporaire est suffisante pour déclencher les mécanismes responsables d’une régénération hépatique dans le foie non-embolisé. L’utilisation du Curaspon® en poudre peut être considérée comme la forme la plus évoluée d’EPP : très distale, résorbable, qui dure suffisamment pour induire l’hypertrophie hépatique. Cette technique pourrait être indiquée dans des situations cliniques nécessitant une régénération hépatique de courte durée (ex. le traitement des cancers du foie en plusieurs étapes) ou dans des cas qui ne nécessitent pas une résection hépatique, comme la transplantation d’hépatocytes pour le traitement de MMHH. Ces résultats nous ont permis d’évaluer cette approche dans notre protocole préclinique de thérapie génique pour le traitement de l’hypercholestérolémie familiale chez le primate, par autotransplantation d’hépatocytes génétiquement modifiés ex vivo par un vecteur lentiviral. Nous avons démontré que l’EPP réversible induit une régénération hépatique du foie non-embolisé et améliore notablement les résultats de la transplantation d’hépatocytes isolés génétiquement modifiés exprimant la GFP. Seize semaines après la transplantation, les hépatocytes transduits et greffés exprimaient le transgène contrôlé par le promoteur apo-AII humain. Notre protocole a montré pour la première fois chez un gros animal que l’EPP par un produit résorbable entraine avec des conditions de sécurité optimales une repopulation hépatique importante par des hépatocytes transduits par un vecteur lentiviral, et ceci même à distance de la transplantation hépatocytaire. Les résultats encourageants de ces travaux nous ont ouvert la voie pour avancer sur notre projet préclinique et envisager la réalisation d’une étude clinique de phase I/II pour le traitement de l’hypercholestérolémie familiale. / Hepatocyte transplantation is an attractive process for replacing deficient cells in an anatomically normal liver. In metabolic liver diseases, cell therapy could be an interesting alternative to orthotopic liver transplantation. The replacement of a small percentage (5-10%) of deficient hepatocytes by normal hepatocytes could restore the metabolic defect at a long term. Data from clinical studies of hepatocyte autotransplantation or allotransplantation, genetically modified or not, provided poor results, insufficient cell engraftment in the liver parenchyma and, in the majority of cases, a transient therapeutic effect. The limited efficacy of hepatocyte transplantation in metabolic liver diseases is mainly due to the poor percentage of engrafted and finally functional hepatocytes. Numerous animal models have been developed in order to study the factors that could increase the number and the percentage of transplanted and engrafted hepatocytes. However, the majority of these models cannot be used in patients since they present important risks for them. The aim of this work was to evaluate less invasive procedures for inducing liver regeneration and significant hepatocyte engraftment in order to develop a new approach of transplantation of ex vivo genetically modified hepatocytes for the treatment of familial hypercholesterolemia. The effect of reversible portal vein embolization (PVE) on liver regeneration and hepatocyte proleferation was evaluated in monkeys. In contrast to PVE by a permanent embolizing agent, reversible PVE has not a long term deleterious effect on embolized liver. A more complete venous occlusion was obtained by using the powdered form of an absorbable gelatin sponge (Curaspon®). We showed for the first time in the literature the safe and successful use of reversible PVE for inducing significant hepatocyte proliferation and liver regeneration. Our data support that an initial occlusion of the portal branch, even if not permanent, is sufficient to start the mechanisms of liver regeneration in the contralateral lobe. Embolization with Curaspon® powder could be considered to be the ultimate form of embolization: very distal, reversible and lasting sufficiently in order to induce substantial liver hypertrophy. Our findings suggest that this method could reliably be used for clinical purposes, particularly in situations in which short-term regeneration is required (i.e. multi-step management of hepatic malignancies) or in cases where resection of the liver is not finally necessary, such as in hepatocyte transplantation for the treatment of metabolic liver diseases. These promising results on reversible PVE allowed us to evaluate this approach in our preclinical study of gene therapy for the treatment of familial hypercholesterolemia in macaques. Our protocol consisted of an autotransplantation of ex vivo genetically modified hepatocytes by a lentiviral vector. We showed that reversible PVE induces liver regeneration of the non-embolized liver segments and improves considerably hepatocyte transplantation of genetically modified cells expressing Green Fluorescent Protein (GFP). Sixteen weeks after transplantation, transduced engrafted hepatocytes expressed the transgene, which was under control of the human apo-AII promoter. Our protocol showed for the first time in a big animal that PVE by an absorbable agent leads safely to an important and long-term repopulation of the liver by lentivirally transduced hepatocytes. The extremely encouraging results of this work opened our way advancing in our preclinical study and preparing a phase I/II clinical trial for the treatment of familial hypercholesterolemia based on our protocol of autotransplantation of ex vivo genetically modified hepatocytes by a lentiviral vector.

Relevance of tumor infiltrating lymphocytes as a prognostic factors in patients with portal vein embolisation (PVE) and patients with PVE and administration of autologous stem cells Background: low future liver remnant volume (FLRV) is the cause of why 75% of patients with colorectal liver metastases (CLM) are primarily inoperable. Portal vein embolisation (PVE) helps to increase FLRV and so increase the operability. But PVE fails in almost 40 % of patients. Usage of stem cells (SCs) could be the way how to support the effect of PVE. Currently, there are studies of interactions of the immune system and malignancies. We do not know about papers focused on relations of the immune system and CLM in patients treated by PVE. There were not described interactions of ABC transporters and CLM at patients after PVE was performed too. Aims: the aim of this dissertation was to verify the effect of PVE and intraportal administration of SCs on the growth of FLRV and progression of the CLM. Other aims were to evaluate the tumor infiltrating lymphocytes, ABCC10 and ABCC11 transportes in patients treated by surgery for CLM after PVE and their clinical relevances. Methods: intraportal administration of SCs after PVE and their effect was explored in a group of 63 patients (43 patients with PVE alone, 20 in the group PVE with...