患者が自身の細胞とマトリックスを用いて体内で作成する自家移植用心臓代用弁の開発

2007 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19390368
• Research Institution: Kyoto Prefectural University of Medicine
• Principal Investigator: 神田 圭一 Kyoto Prefectural University of Medicine, 医学研究科, 講師 (60295649)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高見沢 計一 国立循環器病センター研究所, 生体工学部, 室員 (10163312) ; 大場 謙吉 関西大学, 工学部, 教授 (30029186) ; 田地川 勉 関西大学, 工学部, 講師 (80351500) ; 渡辺 太治 京都府立医科大学, 医学研究科, 助教 (20448723)
• Keywords: 自家組織 / 心臓生体弁 / 再生医療 / 組織工学 / in vivo

Research Abstract

人工物を体内に埋入した際に、生体防衛機構の働きによって周囲に繊維芽細胞とそれが産出するコラーケン線維によって構成されるカプセル状組織体を心臓代用弁に応用するための基礎的技術開発を行った。
A.基材・形状設計による組織形成促進への試み
鋳型基材の材質の違いが与える組織形成への影響を調べた。表面の分子レベルでの加工修飾については既に大きな成果を得ているが、今回は更に応用を進めマクロ形状設計や血管新生誘導因子の導入により組織化を促進できるかを検証した。組織形成の遅い大動物移植実験を目標に更に推進していく予定である。
B.拍動型循環回路を用いたin vitroにおけるBiovalveの機能評価
作成中のBiovalveはφ5mmの小口径である。初期動物実験をウサギに設定しているためこの大きさで作成しているが、これまでこのような小口径バルブの機能評価を行うための拍動流回路は開発されていなかったため現在開発中であり、1回拍出量2mL、拍動数240回/分を実現するために最適化を行い調整中である。またフローサーキット内ではバイオバルブの形態変化を経時的に流量波形とシンクロして高速度ビデオカメラを用いて撮影することにより評価することが可能となった。まずウサギ大動脈弁との機能比較を定量的に行ったが、我々のバイオバルブの機能は遜色ない物であった。今後は長時間の耐久試験を行う予定である。
C.形状設計による機能改善
現在のConduitモデルをさらに進めて人工物で支持しているConduit部分をも自家組織のみで形成する技術開発に着手した。大動脈基部全体としての大動脈弁〜大動脈の機能を理想的に追い込める事が出来る可能性が出てきた。さらには流体力学的に有利なバルサルバ洞形状をも再現することを最終目標として考えている。

Research Products

• [Journal Article] Development of an in vivo tissue-engineered, autologous heart valve(the biovalve): preparation of a prototype model. (2007)
  • Author(s): K Hayashida, K Kanda, H Yaku, J Ando, Y Nakayama
  • Journal Title: J Thorac Cardiovasc Surg. Jul;134(1) Pages: 152-9
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] "In Vivo Tissue-Engineered" Valved Conduit with Designed Molds and Laser Processed Scaffold (2007)
  • Author(s): K Hayashida, K Kanda, T Oie, Y Okamoto, S Sakai, T Watanebe, H Ishibashi-Ueda, H Yaku, Y Nakayama
  • Journal Title: J. Cardiovascular Nursing 23(1) Pages: 61-66
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of the wing-attached rod for acceleration of "Biotube" vascular grafts fabrication in vivo. (2007)
  • Author(s): O Sakai, K Kanda, H Ishibashi-Ueda, K Takamizawa, A Ametani, H Yaku, Y Nakayama
  • Journal Title: J Biomed Mater Res B Appl Biomater. Oct;83(1) Pages: 240-7
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of biotube vascular grafts incorporating cuffs for easy implantation. J Artif Organs. 2007;10(1):10-5. Epub 2007 Mar 23. (2007)
  • Author(s): T Watanabe, K Kanda, H Ishibashi-Ueda, H Yaku, Y Nakayama
  • Journal Title: J Artif Organs. 10(1): Pages: 10-5
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Architecture of an in vivo-tissue engineered autologous conduit "Biovalve" (2007)
  • Author(s): K Hayashida, K Kanda, T Oie, Y Okamoto, H shibashi-Ueda, M Onoyama, T Tajikawa, K Ohba, H Yaku, Y Nakayama.
  • Journal Title: J Biomed Mater Res B Appl Biomater. Dec 12.(電子出版) Pages: 2007 Dec 12
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 生体内咀聴き形成技術を応用した自家組織生体心臓弁の開発 (2008)
  • Author(s): 神田圭一、林田恭子、小埜山昌輝、田地川勉、大場謙吉、大家智憲、岡本吉弘、根本 泰、植田初江、夜久 均、中山泰秀
  • Organizer: 第7回 日本再生医療学会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2008-03-13
• [Presentation] In vivo組織工学を利用した自己組織化ステント(バイオカバードステント)の移植実験 (2008)
  • Author(s): 中山泰秀、坂井 修、神田圭一、夜久 均
  • Organizer: 第7回 日本再生医療学会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2008-03-13
• [Presentation] 自己組織で覆われた新しいカバードステント"Biocovered Stent"の生体内留置実験 (2007)
  • Author(s): 坂井 修、神田圭一、林田恭子、渡辺太治、夜久 均、中山泰秀
  • Organizer: 第45回日本人工臓器学会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 20071028-31
• [Presentation] 自己組織で覆われた新しいカバードステント"Biocovered Stent"の開発 (2007)
  • Author(s): 坂井 修、神田圭一、林田恭子、中山泰秀、夜久 均
  • Organizer: 第60回日本胸部外科学会
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 20071017-20
• [Presentation] "in body tissue architecture" technologyを用いた体内で作成したコンデュー付自家組織生体弁バイオバルブのin vitroにおける弁機能評価 (2007)
  • Author(s): 林田恭子、神田圭一、小埜山昌輝、田地川 勉、大場謙吉、大家智憲、岡本吉弘、根本 泰、夜久 均、中山泰秀
  • Organizer: 第60回日本胸部外科学会
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 20071017-20
• [Presentation] In vitro hydrodynamic functions of "Biovalves"-Mechanical compatibility before implantation. (2007)
  • Author(s): K Kanda, K Hayashida, M Onoyama, T Tajikawa, K Ooba, T Ooie, Y Okamoto, Y Nemoto, H Ueda, H Yaku.
  • Organizer: ESAO 2007 XXXIV.(European Society for Artificial Organs)
  • Place of Presentation: KREMS, AUSTRIA
  • Year and Date: 20070905-08
• [Presentation] Development of the autologous tissue-covered stent "Biocovered stent"-Pilot animal implantation experiments. (2007)
  • Author(s): T Watanabe, O Sakai, K Kanda, K Hayashida, H Yaku, Y Nakayama.
  • Organizer: ESAO 2007 XXXIV.(European Society for Artificial Organs)
  • Place of Presentation: KREMS, AUSTRIA
  • Year and Date: 20070905-08
• [Presentation] In vitro performance of autologous prosthetic valved conduits fabricated by in vivo tissue engineering. (2007)
  • Author(s): Hayashida K, Kanda K, Oie T, Okamoto Y, Tajikawa T, Oba K, Yaku H, Nakayama Y.
  • Organizer: The Society for Heart Valve Disease Fourth Biennial Meeting.
  • Place of Presentation: NY
  • Year and Date: 20070615-18
• [Presentation] 自己組織で覆われた新しいステント"Biocovered Stent"の開発 (2007)
  • Author(s): 坂井 修、神田圭一、林田恭子、渡辺太治、中山泰秀、夜久 均.
  • Organizer: 第35回日本血管外科学会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 20070523-25
• [Book] CIRCULATION Up-to-Date(1881-3585)2巻3号 (2007)
  • Author(s): 林田恭子、神田圭一、大家智憲、岡本吉弘、根本 泰、植田初江、小埜山輝昌、田地川勉、大場謙吉、夜久均、中山泰秀.
  • Total Pages: 285-289
  • Publisher: メディカ出版