2021 Fiscal Year Research-status Report
Reconstruction of Motor Function by Regenerative Medicine and Implantable Neurostimulator Device for Overcoming Intractable Paralysis
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20K17997
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
徳武 克浩 名古屋大学, 医学系研究科, 特任助教 (90822289)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 機能的電気刺激 / 運動麻痺 / 再生医療 / neuro-modulation / 神経幹細胞移植 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
脊髄損傷や筋萎縮性側索硬化症などの外傷・疾患では脳機能が正常に維持される中で広範な神経原性筋萎縮が進行し、生命維持が困難な高度な障害へと発展していく。本研究は、このような難治性麻痺を解決する手段として、(1)末梢神経幹内神経幹細胞移植による麻痺筋近傍での脊髄様構造の神経節誘導、(2)末梢神経にアクセス可能で複数制御可能な埋め込み型電気刺激装置の開発、を目指している。この両技術を統合することにより、治療法のない難治性麻痺患者に対する新規治療技術開発を目指している。
今年度は、この新規デバイスを用いることでより複雑な運動制御が可能であることを示すために『複数関節制御』に取り組んできた。まず幹細胞移植の面では、坐骨神経大腿二頭筋枝と大腿神経を切断することで大腿二頭筋と大腿四頭筋を脱神経筋として追加した複数関節の麻痺を有する脱神経筋モデルラットの作成に成功した。切断した４神経に対し神経幹細胞移植を行い脱神経筋の刺激伝導性回復を促したのちにデバイスを接続すると、二関節の複合運動であっても高精度の位置フィードバック制御が可能であることを示すことができた。
もう一つは岐阜大学獣医学科と連携を図ることにより、マイクロミニブタでの実験を遂行した。大型動物における末梢神経にも適切なサイズへ変更することで齧歯類と同様に接続することができ、健常の神経と筋の状態ではあるが下肢運動制御が可能であった。
生体運動としての複合動作は個々の筋に対し個別に刺激を行うのではなく無意識下に複数筋の協調運動を行って目標動作を遂行するが、今回の末梢完結型刺激ユニットは難治性麻痺疾患を有する患者の生体内制御システムに暗黙知として組み込みうる有力な治療技術であることを示すことができ、かつ大型動物への適応も可能であることを実証できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
Covid-19の感染波及により協力機関との研究の遂行が一時中断されたため、医学系研究科としては移植技術の発展に尽力し、工学研究科には制御技術の向上を重点目標にして個別に要素開発を進めた。その後、両技術を統合することで上記に示すような良好な実績を示すことができ、また岐阜大学での大型動物の実験も参画できたことは順調な経過と考えている。ただ計画段階と比較し、埋込技術やインターフェイスについては改良の余地がある状態である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度に行った要素開発の統合により、再生医療と制御技術の新規治療技術の可能性を示すことができた。現状のままお互いの優れた技術を伸ばし、高度制御に重点を置いて新規治療技術開発を進めていくのも良好な成果を生む可能性を秘めており、今後も協議しながら進めていく予定である。
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| Causes of Carryover |
Covid19の感染拡大により、協力機関との研究の回数が減少し、当初予定していた実験や外注などの使用が削減され、また成果報告が遅れている。来年度は最終年度となるため、成果報告とともに今年度から新たに始めることができた岐阜大学でのマイクロミニブタを利用した実験に予算を企てる予定としたい。
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