2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of artificial blood vessel for coronary artery bypass using bio-3D printing technology and stem cell technology
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17H04292
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| Research Institution | Saga University |
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Principal Investigator |
伊藤 学 佐賀大学, 医学部, 助教 (50555084)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
天本 宗次郎 佐賀大学, 医学部, 医員 (10842908)
中山 功一 佐賀大学, 医学部, 教授 (50420609)
蒲原 啓司 佐賀大学, 医学部, 准教授 (70555086)
野出 孝一 佐賀大学, 医学部, 教授 (80359950)
古川 浩二郎 佐賀大学, 医学部, 客員研究員 (90264176)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 組織工学 / 血管再生 / バイオ３Dプリンタ / 幹細胞技術 / 冠動脈 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
外来異物を用いて作成した既存人工血管は、抗血栓性、抗感染性、免疫応答の面で課題があり、未だ冠動脈バイパスに臨床応用できる人工血管は存在しない。接着系細胞が元来有する細胞凝集現象により細胞のみで構成される細胞凝集塊＝スフェロイドに着目し、さらにスフェロイドを一つの単位として複雑な形状の組織をロボットにて作成するバイオ３Dプリンタ技術を開発し、血管再生の研究を進めてきた。
これまでにバイオ３Dプリンタで構築した管状構造体をバイオリアクターで成熟させることで、ヒト正常血圧の10倍以上の力学的強度（圧力破砕試験）を有する構造体の作製に成功した。さらにヒト由来線維芽細胞を主体とする構造体で、外科的手法を加える免疫不全ミニブタ（頚部）への長期移植実験に成功した。
線維芽細胞を含むスフェロイドはフィブロネクチンを中心として細胞外マトリックスを産生しながら、それが均一に分布した細胞とのモザイクスフェロイドを形成する。細胞外マトリックスはフィブロネクチンを介してインテグリンと結合し、PI3K/AKTやMAPKなどのシグナル伝達経路の活性化に繋がり、細胞接着や生存、蛋白合成を調節している。PI3K/AKT経路に注目し、関係する84遺伝子の発現分析を行い、相対的発現差があるものの中から、細胞接着や経路に焦点を当て、大表的な6つの遺伝子（ITGB1、PTK2、MAP2K1、PDK1、GJA1、PI3KR1）を同定した。PI3K/AKTカスケードを制御することで、本技術の基盤となるスフェロイドの最適化、及び３次元構造体の機械的強度や作製期間を調整できる可能性が見いだされた。本研究成果は自己細胞凝集現象（スフェロイド形成）と融合現象のメカニズム解明、敷いては本バイオ３Dプリンタ技術を用いた再生工学のさらなる発展に貢献する可能性がある。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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