光造形と生体内組織形成術による自己成長可能な大血管再建用バイオチューブの開発

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19H03741
• Research Institution: Oita University
• Principal Investigator: 宮本 伸二 大分大学, 医学部, 教授 (70253797)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西邑 隆徳 北海道大学, 農学研究院, 教授 (10237729) ; 穴井 博文 大分大学, 医学部, 教授 (20291544) ; 中山 泰秀 大分大学, 医学部, 客員研究員 (50250262) ; 岡本 啓太郎 大分大学, 医学部, 病院特任助教 (50723524) ; 岩井 良輔 岡山理科大学, 付置研究所, 講師 (60611481) ; 首藤 敬史 大分大学, 医学部, 講師 (60649763)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 再生医療 / 大動脈 / 小児心臓外科 / 生体材料

Outline of Annual Research Achievements

生体の皮下に光造形で作成した高分子製の鋳型を１ヵ月程度埋入させるだけで、完全に自己組織のみからなる自分用の移植用組織体が自動的に得られる画期的な再生医療技術「生体内組織形成術」（体内造形）を基盤として、それによって作成された自己生体材料（膜）が自己心膜より生体適合性、耐久性に優れることさらには成長する可能性を証明するための大動脈使用を目的としより高い耐圧性と耐久性を獲得するための鋳型の最適設計を行い、移植実験によって自己組織化し生着する再生能力、耐久性、成長性を調べ、待望の成長性の可能性を有する「再生型自己代用大動脈（バイオチューブ）」の安全な臨牀応用へと繋げる実験を行った。
本年度は体重17㎏gから19kgのヤギ８頭のうち5頭に対して自己心膜をグルタールアルデハイド固定を行いロール状にしたものを用い、3頭に対して皮下に基材を植え込んで生体内組織形成術にて生成したバイオチューブ（直径14m）を用いて、体外循環下に心停止を行い、上行大動脈位に移植した。体外循環から離脱できなかったものが自己心膜群で2頭、バイオチューブ群で1頭あった。また自己心膜群で1頭が術後2週目に突然死した。生存しているヤギは現在半年経過し体重は10kg以上増加している。4か月経過した時点でCT上自己心膜群ではほぼ自己大動脈と同程度の大きさで推移していたが、バイオチューブ群では移植時と同じか少し小さくなっていた。どちらも管状であり瘤化はみられていない。

Current Status of Research Progress

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

Reason

皮下において作成するバイオチューブが感染などの理由で状態がよくないことが続き、移植片として用意できるものが少なかった。またある程度想定はいたが予想以上の割合で体外循環からの離脱困難例、術後早期の不明死があり、予定頭数のモデルが作成できなかった。これは低体重の子ヤギに対する体外循環の特殊性（ヤギは他家輸血できない）、術前術後管理の特殊性があったためと考えられる。

Strategy for Future Research Activity

低体重の子ヤギに対する体外循環、術後管理の経験を積み、今後は術後早期死亡率が低く抑えられると考えられる。
今年度前半にさらに同種移植と自己心膜移植のモデル数を増やし、安楽死により昨年作成したモデルの組織結果を得ていく。ウシでの生体内組織合成によっては安定してよい状態のバイオチューブが得られないということがわかり、かつ同種移植で見られる自己組織化が脱細胞したウシバイオチューブでは起こりにくいということが判明したので、動物種を牛から豚に変えて異種バイオチューブを作成する。令和二年度は自己心膜３頭、同種バイオチューブ３頭、異種バイオチューブ１頭のモデルを作成する。またウシの脱細胞状態は確認できているが、ブタの脱細胞状態の確認を行う皮下移植実験も異種バイオチューブ移植前に終了させる。