バイオシートを用いた完全自己組織からなるヒト心筋組織の構築

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K08565
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: 和田 有子 信州大学, 学術研究院医学系, 講師 (30419410)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡田 健次 信州大学, 医学部, 特任教授 (90284356) ; 中山 泰秀 大分大学, 医学部, 客員研究員 (50250262) ; 小松 正樹 信州大学, 医学部附属病院, 医員 (70816131)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: バイオシート / 生体内組織形成術

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、生体内組織形成術（in body tissue architecture、IBTA）を用いて作られたバイオシートをモデル動物の左室心筋に移植し、バイオシートが心筋の人工組織充填材となりうることを示すことを目的としている。この人工心筋組織は、完全自己組織から作られるため免疫応答や感染といった問題がないうえ、自己組織と癒合し、栄養血管を自ら形成しつつ、個体の成長に伴って成長するという利点を持つ理想的な組織補充材である。本研究によりこのバイオシートが、吻合に耐えうる強度と柔軟性、および左室充満圧に対抗できる十分な厚さと強度を持ち、native心筋と電気的に結合し収縮する代替心筋となることを動物心移植モデルにより検証し、バイオシートに侵入する細胞の由来を明らかにする。
本年度は
（1）バイオシートの作製・検討：モルモットおよびラットにおいて、ドナーとなる動物の背部皮下にサイズの異なるアクリル製筒状基材を埋入、異なるタイムポイントで基材内部に形成されたカプセルを摘出し、バイオシートの厚み等の検討、
（2）ラットにおける異所性心移植モデルの作製：ドナーラットの心臓を摘出し、移植後に左室内に圧がかかるよう肺静脈と上行大動脈を10-0ナイロンで端側吻合する処理を実施。その心臓をレシピエントラットの腹部へ（腹部大動脈と上行大動脈の吻合、腎動脈下下大静脈と肺動脈の吻合により）異所移植し、移植心の拍動再開および左室内圧が確認できるモデル法の検討・確立、
（3）バイオシートを心筋壁へ置換した心臓を用いた異所性心移植の検討：前年度に確立したモルモット異所性心移植モデルおよび（2）のラット異所性心移植モデルを用いて、バイオシートを心筋壁へ置換したドナー動物の心臓をレシピエント動物へ異所移植する方法の検討、を実施した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

異なる動物種（モルモット、ラット）においてバイオシートの作製および異所性心移植モデルを確立することができた。現在はバイオシートを心筋壁へ置換した心臓を用いた異所性心移植試験を遂行中である。

Strategy for Future Research Activity

バイオシートの作製およびそれを心筋壁へ置換した、ドナー動物の心臓を異所移植したレシピエント動物を用いて、エコーおよび心電図測定による経時的評価をおこなう。
また、移植後1、3、5か月後に心摘出をおこない、内腔の血栓付着、壁厚、コラーゲン量を評価し、免疫染色により心筋細胞の有無、内皮化の有無、ギャップジャンクション形成の有無、血管形成の有無について評価する。
さらに、バイオシートに侵入する細胞の由来を明らかにするため、Y遺伝子特異的部位を対象にバイオシート内心筋細胞のin situ hybridization、また異種材料との比較試験も予定している。

Causes of Carryover

（次年度使用額が生じた理由）本年度は動物モデルの作製がメインとなり、組織学的評価に関連する物品の購入を次年度に持ち越したため。
（使用計画）異所性心移植モデルの作製を引き続きおこないつつ、それらの経時的評価および組織学的評価を実施予定である。そのために必要な動物実験関連費用、染色用試薬、消耗品等の購入に使用する。また、研究成果を学会発表するための旅費としても使用予定である。