静水圧加圧三次元積層体シートによる先天性肺動脈狭窄に対する脱細胞パッチの開発

• Project/Area Number: 19K18180
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 55030:Cardiovascular surgery-related
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 金谷 知潤 大阪大学, 医学部附属病院, 特任助教 (50793262)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2022: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2021: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 肺動脈パッチ / 静水圧加圧シート / 脱細胞 / 肺動脈移植 / 先天性 / 肺動脈狭窄 / 再生医療製品 / 成長可能

Outline of Research at the Start

先天性心疾患患者のうち、ファロー四徴に代表される肺動脈狭窄病変は再手術が大きな問題となる。特に、現在肺動脈血管に使用される補填材料は生体適合性がなく成長をしないことや、石灰化をきたすことにより、人工材料自体が狭窄の原因を作っている。その課題に対して、横浜市立大学の横山らは、播種した細胞に静水圧を加えて弾性線維豊富な３次元積層体シート開発した。横山らの作成した３次元シートを申請者グループにおいて脱細胞化を加え、汎用性のある補填シートを作成すべく、実験を計画した。この新しい再生医療製品の作成が実現可能となれば、医療全体に対しても大きな影響を与え、多大なる社会貢献をもたらすと考えられる。

Outline of Annual Research Achievements

静水圧加圧法による肺動脈パッチの開発を目指した研究である。すでに小動物実験を終え、大動物実験での強度や再細胞化、growth potentialを検証していく段階となっている。一方で、vivoでシートの最適化を行うことは重要である。細胞ソースや、細胞数、至適加圧、加圧時間に関して、現在検証中である。現在、協力施設で作成した静水圧加圧シートを当科で脱細胞を行い、免疫原生のないシートを作成し、そのシートをパッチとして、ブタの肺動脈に移植している。今年度までに計３頭のブタの肺動脈に脱細胞化したシートを移植した。実際に大動物実験を行い、現在の問題点として、パッチの強度が問題であることがわかり、細胞外基質や細胞数、圧力などについてのシートの最適化を再度見直す方針となっている。
その中で、どの細胞からこのシートを作成することが至適なのかを検討するにあたり、“ Scaffold-free tissue-engineered arterial grafts derived from human skeletal myoblast”をArtifical organに発表したが、筋芽細胞からも、シートが作成可能であった。一方で、さらなるシートの最適化を目的として、静水圧加圧シートの強度を増強させるような検証を行い、それをブタに移植し、組織解析、安全性などを検討していく。

Research Products

• [Journal Article] Scaffold-free tissue-engineered arterial grafts derived from human skeletal myoblasts. (2021)
  • Author(s): Saito J, Yokoyama U, Nakamura T, Kanaya T, Ueno T, Naito Y, Takayama T, Kaneko M, Miyagawa S, Sawa Y, and Ishikawa Y
  • Journal Title: Artif Organs Volume: - Issue: 8 Pages: 919-932
  • DOI: 10.1111/aor.13930
  • Peer Reviewed / Open Access