2015 Fiscal Year Research-status Report
Biotube 成長への挑戦 ～若齢ビーグル犬モデルの作製から実証へ～
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15K15513
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| Research Institution | National Cardiovascular Center Research Institute |
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Principal Investigator |
古越 真耶 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 非常勤研究員 (20739247)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 成長性 / 経時的変化 / 口径 / 血管造影画像 / バイオチューブ / 自己血管 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、我々の研究グルーブが提唱する「生体内組織形成術」を用いて開発した自己組織から形成される移植用管状組織体バイオチューブが成長期の生体内に移植された場合にその体内で自己の臓器と共に成長性を発揮するかを調査することが目的である。
これまで、バイオチューブはラットやウサギなどの超小型動物への移植実験を行ってきた。本研究ではモデル動物を体格の大きいビーグル犬としたため、従来のバイオチューブの作成法では得られるバイオチューブの壁厚が薄く、生体血管との壁厚差が著しいため、壁厚を増したバイオチューブの開発を先ず行った。これにはバイオチューブ作成の元となる鋳型の形状を研究協力者である工学研究者と連携して3Dプリンターを駆使して立体構造を持った設計にした。作成した鋳型をビーグルの背部皮下に１ヶ月間程度埋め込み、その後取り出すと得られた従来のバイオチューブよりも壁の厚い新型バイオチューブが得られた。これについて、物性評価を行うとともにビーグル犬の大腿動脈に移植して開存率を評価した。物性評価は菅腔保持試験、コンプライアンス試験（β値測定）、耐圧性試験を行ったところ、従来型バイオチューブよりも丈夫であることが証明され、移植実験より開存率も良好であることが証明された。
上記の新型バイオチューブを用いて成長性を評価するために、若齢ビーグル犬をモデル動物に選択し、頚動脈へのバイオチューブ移植後、経時的変化を動物の成長過程と共に血管造影画像にて記録した。なお、バイオチューブは移植前はコラーゲン線維を主体とした組織体であるため、移植直後から成長性を発揮することは不可能と考え、移植後少なくとも１から３ヶ月の自己血管化にかかる期間を想定して移植時には自己血管よりやや口径の大きいバイオチューブを準備し、移植を行った。現在移植後のバイオチューブと自己血管の口径を経時的に記録している段階である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究は移植に用いるバイオチューブ自体の開発を先ず行った。鋳型の試作を数個にわたって行ったが、当該年度の前半の期間で鋳型の設計を決定させることができ、本研究に用いるに十分な形状・丈夫さを兼ね揃えたバイオチューブを開発することが可能であった。よって移植実験に当初の予定より早く移行することが可能であり、モデル動物への移植後の経過を追う期間をより長く確保することが可能であった。
実際の移植実験については、移植後の開存性は概ね良好であり、数例の動物モデルを移植後１ヶ月毎に血管造影を実施して造影画像を記録して画像上でバイオチューブと自己血管の口径を計測している。この画像上でも記録および計測を可能な限り正確に行うために移植部にマーカーを設置したり血管造影カテーテルのマーカーを利用してその対比から計測値を得ることとした。当初はそれぞれの口径、つまり横方向への成長のみに着目していたが、経時的に変化を追っていく中で、バイオチューブの縦方向へのサイズ拡大も起こっている可能性が考えられた。このことにより、移植実験開始した初期のモデル動物においてはバイオチューブの移植後の経時的変化について記録上の推移を計測値として詳細に示すことが困難であったため、現在は移植後可能な限りバイオチューブの縦方向および横方向へのサイズ拡大を記録するためのマーカーを設置し、同様に経時的に血管造影を行ってサイズ変化を記録している。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度以降はバイオチューブ移植後の生体および移植したバイオチューブ、生体血管の成長性をサイズ変化として経時的に記録していく。また、モデル動物であるビーグル犬は生後１年間で成熟するため、本研究の課題である成長期の変化としての観察期間は移植後１年間が重要な期間となる。移植１年間を経過したバイオチューブを血管造影画像だけでなく肉眼的にも観察し実際に口径および長さを直接計測する。その後摘出して組織学的検査を行う。バイオチューブは移植前はコラーゲン線維を主体とする構造であるが、移植後にこのコラーゲン線維を足場として自己組織に置換され自己血管化されることがこれまでの研究で明らかにされている。本研究でも移植１年を経過したバイオチューブがどの程度血管様構造に置き換わっているかを検証するとともに、若齢個体への移植は成熟個体への移植時よりも移植組織の石灰化が発生しやすい。よって、組織染色学的に石灰化の有無についても確認する。
また、個体によっては移植１年を経過した時点で成熟が完全に完了していないケースもあり、また可能な限りバイオチューブ移植後長期の開存性、組織学的変化を観察するため移植期間は１年間のみで終了せず、本年度と次年度を移植期間として観察し、移植２年経過した時点を観察期間終了とする予定で研究を進めていく。
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| Causes of Carryover |
移植時に使用する縫合糸および薬品類等の消耗品の使用量が計画時に予定していた量より当該年度では少なくなったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
本年度は移植実験が主体となるため、次年度使用額も合わせて使用し、実験がより順調かつ適切に行えるよう消耗品を計画的に購入する。
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