A Producing of artificial pleura based on tissue engineering

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K08776
• Research Institution: Hirosaki University
• Principal Investigator: 木村 大輔 弘前大学, 医学研究科, 准教授 (70396406)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 人工胸膜 / 再生医療 / 肺瘻 / 積層培養 / PGAナノファイバー / テイッシュエンジニアリング

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、移植肺の代替となるような人工肺の開発研究が将来進めば、それ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る。胸膜中皮細胞には肺の呼吸運動の干渉や、炎症反応・免疫応答に関わり、組織修復に寄与するとされている。胸膜損傷部での胸膜中皮細胞増殖が、肺瘻防止に有効と考える。
本研究で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、人工胸膜を作成する。ラットの肺瘻モデルに中皮細胞を用いた人工胸膜を移植し、その有効性を評価することを目的とすした。
コラーゲンコーティングPGAナノファイバーシート上で線維芽細胞４層による積層培養および中皮１層の人工胸膜と中皮１層のみの２種類の人工胸膜を作成し、５日間培養した。
走査電子顕微鏡での観察では胸膜中皮細胞1層+肺線維芽細胞4層からなる人工胸膜は、胸膜中皮細胞1層のみで作成した人工胸膜と比較して、細胞間が強固に接着し、個々の構造を保つことができた。敷石状に配列し、表面に多数の微絨毛が観察される中皮細胞の特徴を捉えていた。
10週齢Wistarラットに麻酔を行い、気管内挿管後に開胸した。胸膜欠損モデルを作成した後、人工胸膜を移植し、移植1，8，12週後に肺を摘出し生着状況を観察した。免疫染色では移植部の菲薄化および中皮細胞の生着を認め、作成した人工胸膜は胸膜欠損モデルに有効であり、将来的に人工胸膜移植が胸膜欠損の一手段となる可能性が示唆された。