Study of new treatment for human surface defect using 'Skin and Regenerative Cartilage Complex'
| Project/Area Number |
22K16989
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 56070:Plastic and reconstructive surgery-related
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| Research Institution | Yokohama City University |
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Principal Investigator |
鍵本 慎太郎 横浜市立大学, 附属市民総合医療センター, 助教 (10737480)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2024: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2023: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
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| Keywords | 軟骨再生医療 / ３次元バイオプリンター / 皮膚ー再生軟骨複合組織 / 再生軟骨付き皮弁 / 形成外科 / 3次元バイオプリンター / 皮膚－再生軟骨複合組織 / 血管柄付き皮弁 / オーダーメイド軟骨 |
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| Outline of Research at the Start |
体表欠損治療法の開発のため『皮膚－再生軟骨複合組織』に着目した。『皮膚－再生軟骨複合組織』は血管柄付き皮弁に、3次元バイオプリンターを用いオーダーメイド軟骨を付加し作製する新規手法である。本研究は基礎研究と前臨床研究を施行し、ヒトへの臨床応用を目指す。
まず Ⅰ．in vitroでの軟骨組織再構築法の確立のため、バイオプリンターで用いるバイオインクの検討、3次元バイオプリンターを用いた再生軟骨作製法の検討を行う。
続いてⅡ．皮膚－再生軟骨組織の検討として、Ⅰで作製した軟骨組織を用いた皮膚－再生軟骨組織の作製を行う。さらに皮膚－再生軟骨組織の移植実験を行い、その安全性と有効性を評価する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
体表変形疾患に対する形成外科治療として、再生医療技術を用いた軟骨再生医療は期待を集めている。しかしin vitroで形態や量、力学的強度を有した再生軟骨の作製に課題があり、臨床利用は現状広まっていない。また再生軟骨組織は皮膚で被覆される必要があるにも関わらず、皮膚付き再生軟骨の開発は未だされていない。
そのため、申請者はin vivoで再生軟骨を成熟させ、かつ皮膚と再生軟骨を結合させ移植する『皮膚－再生軟骨複合組織移植術』を考案し、研究を立案した。『皮膚－再生軟骨複合組織』は従来再建手術で利用されている血管柄付き皮弁に、3次元バイオプリンターを用いオーダーメイド軟骨を付加し作製する新規手法である。本研究はヒトへの臨床応用を目的に施行し、基礎研究と前臨床研究を施行する予定である。本手法を臨床応用することは、低侵襲かつ簡便な広範囲整容的再建や、小耳症など小児の先天奇形の早期治療を可能とするため、従来の治療法を大きく替えるパラダイムシフトとなりうる。
本研究では、まず基礎研究として３次元バイオプリンターを用いて任意形状を持つ軟骨様組織の作製を目指した。さらに作製した3次元再生軟骨から皮膚―再生軟骨複合組織を作製し、その臨床応用の可能性につき検討した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
研究計画調書に沿って下記の研究を施行した。
Ⅰ. In Vitroでの軟骨組織再構築法の確立のため、①バイオインクの検討：軟骨細胞とバイオインクを混合し、細胞障害性とプリンタビリティを評価し、以後の研究で利用するバイオインクを２種類に絞った。②3次元バイオプリンターを用いた再生軟骨作製法の検討①で選定したバイオインクを用いて３次元プリントを行った。プリント速度調整や架橋による強度補充法を併用することで、任意形態の作製に成功した。
Ⅱ．皮膚－再生軟骨複合組織作製法の検討のため、③免疫不全ラットを用いた皮膚－再生軟骨複合組織作製法の検討：②で作製した3次元再生軟骨を免疫不全ラット（N＝１２）の皮下に移植した。移植組織の大きさや形態、また移植部位に対して条件検討し、いずれの方法でも皮膚―再生軟骨複合組織をすることができた。④免疫不全マウスを用いた皮膚－再生軟骨複合組織移植法の検討：③の後に皮膚－再生軟骨複合組織を血管柄付きで皮弁挙上し別部位へ移植した。有茎皮弁、遊離皮弁両モデルを作成した（N＝８）ところ全例において感染、周術期死亡などの合併症は認めなかった。またいずれの術式においても臨床的、また画像的に術後に皮膚―再生軟骨複合組織が維持できることを確認した。術後２か月で移植組織を回収し、現在採取組織を評価検討中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は下記の３点を主に計画しており、残り期間で十分実施可能と考えている。
１）本研究結果のまとめ：採取検体の組織画像解析、数値データの統計学的処理を行い、研究結果をまとめる。
２）国際学会での学会発表：本研究において得られた新たな知見を国際学会で発表する。現時点で2023年8月に開催予定の世界マイクロサージェリー学会（ＷＳＲＭ）にて研究成果を発表予定である。
３）論文報告：本研究において得られた知見を欧文学術誌に投稿する。
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Report
(1 results)
Research Products
(1 results)
