ドナー肺の冷保存と体外肺灌流を組合わせた体外肺保存装置の開発と最適保存条件の検討

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21H02994
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 小阪 亮 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 上級主任研究員 (10415680)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大内 克洋 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 寄附研究部門准教授 (20322084) ; 新井川 弘道 東北大学, 大学病院, 講師 (80636027)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 体外肺灌流 / 冷保存 / 肺機能評価

Outline of Annual Research Achievements

肺移植は重症肺疾患患者に対する根源的な治療法として実施されているが、ドナー不足が問題となっている。そのため、ドナー肺の保存時間の延長と肺機能の評価を目的に体外肺灌流(EVLP)が注目されている。臨床におけるヒト肺の保存において、冷保存とEVLPを組み合わせることで、合計14.5時間の肺保存が実現できたと報告があるが、肺の冷保存とEVLPの切り替えには、煩雑な作業と熟練した技術が必要である。さらに、冷保存とEVLPを組み合わせた最適な肺の保存条件は明らかになっていない。本提案ではドナー肺の冷保存とEVLPを組み合わせた体外肺保存装置を開発した上で、ドナー肺の長期保存のための最適条件の検討を行う。
2021年度は、ドナー肺の冷保存とEVLPを組み合わせた体外肺保存装置のプロトタイプの開発と、肺機能評価法を開発した。具体的には、体外肺保存装置のプロトタイプとして、これまで申請者らが開発してきた研究用EVLP装置に冷保存が可能となる冷保存機能と灌流液の切り替え機構を追加した。回路の切り替え機構として、電磁弁を用いた切り替え機構では回路が小型化できるものの回路抵抗が大きいため、チューブ外周よりチューブを押しつぶすことで回路の開閉を制御するピンチバルブを採用した。肺の冷保存機能として、オーガンチャンバに設置されたドナー肺の内部に流す灌流液を4℃の肺保存液に切り替えることで、肺内部を冷却すると同時に、肺の外周のオーガンチャンバ内を肺保存液で満たしつつ、恒温槽を用いて肺保存液を低温で循環させることで、肺を冷保存する。また、肺機能の評価法として、循環パラメータと気道パラメータ、肺重量の連続計測と、連続血液ガス計測、サーモグラフィーによる肺の温度計測可能な計測システムを構築し、動物実験により各評価法の妥当性を確認することができた。

Current Status of Research Progress

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

Reason

2022年に予定していたドナー肺の冷保存とEVLPを組み合わせた体外肺保存装置のプロトタイプの開発と、肺機能評価法を開発し、肺機能評価法については、動物実験でその妥当性を示すことができたため

Strategy for Future Research Activity

今後、ドナー肺の冷保存とEVLPを組み合わせた体外肺保存装置の改良を実施し、動物実験にてその有用性を検証する。また、開発した肺機能の評価法を適用することで、ドナー肺の冷保存とEVLPを組み合わせることのドナー肺に与える影響について検討し、最終的に体外肺保存装置を用いた肺の最適な長期保存条件を明らかにする。