ティッシュエンジニアリングを応用した人工胸膜の開発

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K08776
• Research Institution: Hirosaki University
• Principal Investigator: 木村 大輔 弘前大学, 医学研究科, 講師 (70396406)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 人工胸膜 / 胸膜中皮 / 積層培養 / 細胞選択 / ティッシュエンジニアリング / 人工臓器 / 再生医療

Outline of Annual Research Achievements

呼吸器外科手術患者において、肺切除後の肺瘻は入院期間延長のみならず、膿胸などの合併症を引き起こす可能性がある。慢性閉塞性肺疾患や間質性肺炎などの患者は肺瘻遷延を引き起こしやすく、今後も肺瘻の発生数は増加することが予想される。また、将来人工肺胞の開発研究が進めば、それらを被覆する人工胸膜も必要となると考える。ポリグリコール酸（PGA）シートは呼吸器外科領域で胸膜欠損部の被覆に頻用される吸収性補強材であり、最終的には水と二酸化炭素に分解される。肺瘻防止としては、現状としてPGAシートとフィブリン糊による補強が一般的であるが、胸膜再生までに時間がかかるという欠点がある。最近PGAナノファイバーシートが開発され、従来のものと比べると線維が細く、線維間の空隙が小さい、加水分解のスピードが速いといった特徴を有する。本研究はティッシュエンジニアリングの技術を応用してPGAシート上で胸膜中皮細胞を培養し、人工胸膜の作成を模索するものである。
まず人工胸膜を作成するためにある程度厚みのある組織が必要と考え、PGAナノファイバーコーティングシート上に線維芽細胞を積層培養技術を用いて４層に培養した。これをヘマトキシリンーエオジン（HE）染色および電子顕微鏡で観察した。コーティング剤としてはゼラチン、コラーゲン、フィブロネクチンを使用した。HE染色での観察では、コラーゲンコーテイングで他のコーティング剤に比べ細胞配列が整然としており、コーティング剤としてはコラーゲンが適切と考えた。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

ラットへの気管内挿管操作がうまくいかず、開胸操作の後肺虚脱により死亡、または閉胸した後、奇異性呼吸により死亡した症例があった。胸膜中皮細胞は老化しやすく、移植するための十分な数を確保するための条件を試行中である。

Strategy for Future Research Activity

胸膜中皮細胞は高グルコースだと老化しやすいため、低グルコースおよびシステインを混和した培地として老化を減らして培養をおこなう。
また、ラットの気管内挿管手技を確実におこなう。

Causes of Carryover

実験計画の遅れにより、本研究の延長を申請した。ラットへの移植実験が遅れており、本使用額をその実験および解析に当てる。