Study of effective utilization of transplanted organs using extracorporeal membrane oxygenation (ECMO)

• Project/Area Number: 21K20510
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0403:Biomedical engineering and related fields
• Research Institution: Asahikawa Medical College
• Principal Investigator: OHARA Mizuho 旭川医科大学, 医学部, 特任助教 (80596304)
• Project Period (FY): 2021-08-30 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 心停止ドナー / 膜型人工肺 / 臓器保存 / 虚血再灌流障害 / 肝移植 / 模型人工肺 / 機械灌流保存 / 人工肺 / 臓器提供不足

Outline of Research at the Start

現在、移植医療は確立された治療方法であるが、世界中が提供者（ドナー）不足という深刻な問題を抱えている。このため欧米では、脳死ドナー以外の心停止からのドナー発掘に取り組んでいる。本研究はブタを用いた心停止ドナーに対して簡易型人工心肺を備えた体外循環装置を装着し、酸素、温度管理をすることで臓器機能の回復を図り、さらに機械灌流保存を行うことにより、事前に臓器機能を判定することで、移植臓器の有効利用と信頼性の高い移植医療の確立を目的とする。

Outline of Final Research Achievements

The use of grafts from donors after cardiac death (DCD) would greatly contribute to the expansion of the donor organ pool. After cardiac arrest, Porcine livers were divided into three groups. In group 1, non-in situ ECMO and grafts were preserved by hypothermic oxygenated machine perfusion (HOPE). In group2, in situ ECMO and grafts were preserved by HOPE. In group 3, in situ ECMO and grafts were preserved by cold storage. The combined use of in situ ECMO and HOPE is essential for the functional recovery of DCD liver grafts.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、長時間の温阻血後に常温でECMOを使用することで、肝細胞障害が著明に改善された。臓器移植の現場においては、ドナーとレシピエントの病院間の輸送のために一定時間の低温保存を余儀なくされているが、ここで低温機械灌流を行うことで、ECMOの利点を高め、また灌流中に移植前評価が可能となる。ECMOと低温機械灌流を組み合わせた保存により、心停止ドナー臓器において、臓器機能を回復させ、虚血再灌流障害を抑制する可能性があり、ドナー不足解消への一つの解決策となり得る。

Research Products

• [Journal Article] Combined Use of Subnormothermic Extracorporeal Support and Hypothermic Oxygenated Machine Perfusion for Liver Graft After Cardiac Death in Pigs (2023)
  • Author(s): Iwata Hiroyoshi、Nakajo Tetsuya、Kaneko Hiroki、Okazawa Yuga、Zin Nur Khatijah Mohd、Bochimoto Hiroki、Ohashi Makito、Kawada Yoko、Kamikawa Shota、Kudo Takahiro、Okada Yoko、Ohara Mizuho、Obara Hiromichi、Matsuno Naoto
  • Journal Title: Transplantation Proceedings Volume: - Issue: 4 Pages: 1021-1026
  • DOI: 10.1016/j.transproceed.2023.03.013
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 心停止ドナーの移植適用拡大のためのECMOを活用した体内局所灌流による臓器機能回復と機械灌流による臓器機能評価 (2022)
  • Author(s): 小原 弘道, 岩田 浩義, 岡澤 友雅, 金子 太樹, 中條 哲也, 寺口 博也, 暮地本 宙己, モハメド・ジン・ヌル・カティージャ , 大橋 牧人, 石井 大介, 大原 みずほ, 李 小康, 松野 直徒
  • Organizer: 人工臓器
• [Presentation] 小腸機械灌流のための基礎検討 (2022)
  • Author(s): 石井 大介(旭川医科大学), 小原 弘道, 岡澤 友雅, 寺口 博也, 岩田 浩義, 大原 みずほ, 鳥海 飛鳥, 松野 直徒
  • Organizer: 第58回日本移植学会
• [Presentation] 臓器機械灌流における代謝指標による温阻血ブタ肝臓機能評価 (2022)
  • Author(s): 小原 弘道, 山本 明槻, 岡澤 友雅, 寺口 博也, 中條 哲也, 金子 太樹, 暮地本 宙己, ヌル・カティージャ , 大橋 牧人, 石井 大介, 岩田 浩義, 大原 みずほ, 李 小康, 松野 直徒
  • Organizer: 第58回日本移植学会
• [Presentation] 臓器機械灌流のための時空間画像情報を援用した虚血障害評価 (2022)
  • Author(s): 小原 弘道, 二方 幹弥, 岡澤 友雅, 寺口 博也, 中條 哲也, 金子 太樹, 暮地本 宙己, ヌル・カティージャ , 大橋 牧人, 石井 大介, 岩田 浩義, 大原 みずほ, 李 小康, 松野 直徒
  • Organizer: 第58回日本移植学会
• [Presentation] ECMOによる温阻血障害回復臓器のICGを用いた臓器機械灌流による移植前評価 (2022)
  • Author(s): 小原 弘道, 岩田 浩義, 岡澤 友雅, 寺口 博也, 中條 哲也, 金子 太樹, 暮地本 宙己, Khatijah Mohd Zin Nur, 大橋 牧人, 石井 大介, 大原 みずほ, 李 小康, 松野 直徒
  • Organizer: 第58回日本移植学会
• [Presentation] ブタ心停止ドナー肝に対するECMOの利用と機械灌流保存 (2022)
  • Author(s): 岩田 浩義, 中條 哲也, 小原 弘道, 岡澤 友雅, 金子 太樹, Khatijah Mohd Zin Nur, 暮地本 宙己, 大橋 牧人, 李 小康, 大原 みずほ, 松野 直徒
  • Organizer: 第58回日本移植学会
• [Presentation] 臓器保存の最前線 我が国から発信する移植臓器灌流保存 腎臨床研究の開始と他臓器への挑戦 (2022)
  • Author(s): 松野 直徒, 宮城 重人, 岩本 整, 中村 有紀, 岩田 浩義, 石井 大介, 高橋 裕之, 大原 みずほ, 横尾 英樹, 小原 弘道, 日下 守, 伊藤 泰平, 剣持 敬
  • Organizer: 第58回日本移植学会
• [Presentation] ECMOと機械灌流法による心停止ドナーの移植適用拡大 (2022)
  • Author(s): 小原 弘道, 二方 幹弥, 山本 明槻, 松野 直徒, 中條 哲也, 金子 太樹, 石井 大介, 岩田 浩義, 大原 みずほ, 暮地本 宙己, 大橋 牧人, 李 小康, 松野 直徒
  • Organizer: 第34回代用臓器・再生医学研究会総会/日本バイオマテリアル学会北海道ブロック第6回研究会
• [Presentation] ICGを用いた近赤外蛍光計測による臓器内流れの定量評価 (2022)
  • Author(s): 二方 幹弥, 小原 弘道, 山本 明槻, 松野 直徒, 中條 哲也, 金子 太樹, 石井 大介, 岩田 浩義, 大原 みずほ, 暮地本 宙己, Khatijah Mohd Zin Nur, 大橋 牧人, 李 小康
  • Organizer: 第34回代用臓器・再生医学研究会総会/日本バイオマテリアル学会北海道ブロック第6回研究会
• [Presentation] Beneficial Effects of Combined Use of ECMO and Hypothermic Machine Perfusion for Porcine DCD Liver (2022)
  • Author(s): Hiroyoshi Iwata, Tetsuya Nakajo, Hiromichi Obara, Tomomasa Okazawa, Hiroki Kaneko, Hiroki Bochimoto, Makito Ohashi, Aiko Kawada, Xiao-Kang LI, Shunsuke Iwai, Mizuho Ohara, Naoto Matsuno
  • Organizer: Transplantation Science Symposium Asian Regional Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 局所体内灌流により回復された心停止ドナー臓器の機械灌流による移植前評価 (2022)
  • Author(s): 岡澤友雅，小原弘道、岩田浩義，中條哲也，金子太樹、暮地本宙己、大橋牧人，大原みずほ，李小康,松野直徒
  • Organizer: 第48回臓器保存生物医学会
• [Presentation] 肝臓移植拡大のための機械灌流による移植前機能評価 (2022)
  • Author(s): 小原弘道、岡澤友雅,寺口博也,中條哲也,金子太樹、暮地本宙己、Mohd Zin Nur Khatijah、大橋牧人,石井大介,岩田浩義,大原みずほ,李小康,松野直徒
  • Organizer: 第48回臓器保存生物医学会
• [Presentation] ECMOによる障害回復臓器の機械灌流による移植前評価 (2022)
  • Author(s): 小原弘道、岡澤友雅,岩田浩義,中條哲也,金子太樹、暮地本宙己、大橋牧人,大原みずほ,李小康,松野直徒
  • Organizer: 第48回臓器保存生物医学会
• [Presentation] ブタ心停止ドナー肝に対する ECMO の利用と機械灌流保存 (2022)
  • Author(s): 岩田浩義,中條哲也,小原弘道,岡澤友雅,金子太樹、大橋牧人,李小康,岩井駿祐,大原みずほ,松野直徒
  • Organizer: 第48回臓器保存生物医学会
• [Presentation] 小腸の保存と評価のための機械灌流 (2022)
  • Author(s): 小原弘道, 石井大介,岡澤友雅,岩田浩義,大原みずほ,鳥海飛鳥,和田 基 松野直徒
  • Organizer: 第48回臓器保存生物医学会