自己組織誘導型バイオ人工臓器

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09357012
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 清水 慶彦 京都大学, 生体医療工学研究センター, 教授 (00027111)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中村 達雄 京都大学, 生体医療工学研究センター, 助教授 (70227908) ; 筏 義人 京都大学, 生体医療工学研究センター, 教授 (00025909)
• Keywords: 人工臓器 / 再生医学 / 人工血管 / 人工食道 / 人工気管 / コラーゲン / 細胞外マトリックス / 人工神経

Research Abstract

コラーゲンなどの天然高分子材料を用いて細胞外マトリックス材料を作製し、大型動物を用いた動物実験により細胞外マトリックスという場において生体細胞群が果たしてどのような再生経過をとるのか、細胞外マトリックスの性状と組織再生能とどのような関係をたどるのかを明らかにした。また、これらの材料を用いて自己組織や自己臓器を再生誘導するという全く新しいバイオ人工臓器を開発した。具体的には自己組織再生誘導型の人工血管、人工神経管、人工食道、人工気管を試作し、これをイヌ、ネコ、ネズミ、ウサギを用いた動物実験でその有効性と安全性の評価を行った。人工神経では、この自己組織誘導型バイオ人工神経管によって、形成された神経が求心性感覚刺戟伝達と遠心性の運動刺戟伝達の再生をしていることがネコの坐骨神経モデルで電気生理学的に確認された。人工食道では三次元構造をもつ細胞外マトリックスの場を与えると食道腺のみならず食道平滑筋までも高等動物において再生することが判明した。人工気管では、コラーゲンを重層したポリプロピレンメッシュを用いて気管を再建すると、コラーゲンは生体組織でおきかわり、気道上皮で被覆された完全な気道が完成した。イヌの気管分岐部をこの型の自己組織誘導型バイオ人工気管で再建する実験を続け、長期に安定した成績をあげており臨床応用への大きな一歩を踏み出した。人工血管としては、細胞免疫反応の強い血管内皮細胞を界面活性剤を用いて除去する方法を確立した。これによってECMだけを残したバイオ人工臓器として人工血管構造物を作製することが出来る。今後これに各種の増殖成長因子を複合化することにより細口径の人工血管を開発してゆきたいと考えている。

Research Products

• [Publications] 清谷 哲也: "PGA-コラーゲン複合チューブによる末梢神経の再生の誘導" 人工臓器. 25(2). 476-480 (1996)
• [Publications] 津田 透: "肺手術時の胸膜欠損におけるヒトコラーゲン膜による空気漏れ防止効果" 人工臓器. 25(2). 417-420 (1996)
• [Publications] Tetsuya Kiyotani: "Nerver regeneration across 25-mm gap bridged by a polyglycolic acid collagen tube : a histological and electrophysiological evaluation of regenerated nerves." Brain Reaearch. 740(1,2). 66-74 (1996)
• [Publications] Masayoshi Teramachi: "Intrathoracic Tracheal Reconstruction with a Collagen-Conjugated Prosthesis : Evaluation of the Efficacy of Omental Wrapping." The Jornal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 113(4). 337-345 (1997)
• [Publications] Masayoshi Teramachi: "Porous-Type Tracheal Prosthesis Sealed With Collagen Sponge." Ann Thorac Surg. 64. 965-969 (1997)
• [Publications] 山本 恭通: "医用材料としての羊膜由来精製ヒト・コラーゲン膜の作成法" 人工臓器. 26(1). 219-224 (1997)
• [Publications] Yong Ho Lee: "Mesothelial cell regeneration in purified human amnion membrane grafts implanted in dog pericardium." Tissue Engineering. (印刷中).
• [Publications] Yukinobu Takimoto: "The Experimental Replacement of Artificial Esophagus with Collagen Matrix and Silicone Stent." The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. (印刷中).
• [Publications] 鈴木 京子: "PGA-コラーゲン末梢神経再生チャンネルの開発-機能的評価-" 人工臓器. (印刷中).
• [Publications] 上田 寛樹: "動脈の選択的分解処理と血管壁細胞外マトリックスに関する基礎的研究" 人工臓器. (印刷中).