2012 Fiscal Year Research-status Report
組織工学的に皮下で作製した心臓弁（バイオバルブ）の大動脈系自家移植による性能評価
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23659677
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| Research Institution | National Cardiovascular Center Research Institute |
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Principal Investigator |
武輪 能明 独立行政法人国立循環器病研究センター, 研究所, 室長 (20332405)
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| Keywords | 自家組織 / 大動脈根部 / 組織工学 / 心臓弁 / 生体外組織工学 / バイオリアクター / 再生医療 / ステントバルブ |
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| Research Abstract |
我々が開発中のバイオバルブ人工弁組織体は、動物体内をリアクターとして、高分子製鋳型を皮下に1～2ヶ月埋入することで自動的に形成される自己組織体である。これまでラットや兎において組織体が作製できることを確認し、前年度の研究では、山羊や牛など大動物においても、皮下で組織体の形成が可能であることが示された。
今年度は、皮下より採取したバイオバルブ人工弁組織体をグラフトとして、生体の体循環系に移植して、その性能を評価した。また、現在臨床で使用され始めている経管的大動脈弁移植術(TAVI)への応用として、ステント付きバイオバルブの設計を行った。
方法は、アクリル製のBiovalve鋳型を成ヤギ背部の皮下に埋入して8週間後摘出した。鋳型を抜去して3つの薄い弁葉とValsalva洞状形態を持つConduit型のBiovalveが得られ、これを人工血管に組み込んだグラフトを用いて手術的に左心バイパス（Apico-aortic bypass）を作成し、動脈圧負荷がかかる状態で慢性的に性能を評価した。
その結果、術後、血管造影および経胸壁エコーにてバイパスグラフトの血流は良好でBiovalve弁葉の可動性も良く、顕著な狭窄や逆流もなく経過した。最長8週目で犠死後観察したところ、弁葉自体の構造は保たれていた。組織学的には結合組織の中に細胞侵入が見られ、新生血管の構築も見られた。血液接触面には一部内皮様の細胞も見られた。したがって、本研究により、皮下を組繊構築の場にして作製した自家組織心臓弁が、高圧系でも自己弁に近い性能を持って機能し得ることが示され、小児や成人の大動脈弁置換や大動脈根部置換などに対して将来有望な移植グラフとなることが期待される。
ステント付きバイオバルブについては、バルーン拡張型と自己拡張型の２種類のステントを設計作製し、バイオバルブと組み合わせるための鋳型を作製した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の研究計画は、皮下より採取したバイオバルブ人工弁組織体をグラフトとして、生体の体循環系に移植して、その性能を評価することであり、研究実績の概要で述べたように、皮下を組繊構築の場にして作製した自家組織心臓弁が、高圧系でも自己弁に近い性能を持って機能し得ることが示された。また、現在臨床で応用が開始されている経管的大動脈弁移植術(TAVI)への応用としてステント付きバイオバルブの設計まで行うことが出来た。以上より、本年度の研究の目的を完全に達成し得た。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、バイオバルブ人工弁組織体をグラフトとして生体の体循環系に移植して、その性能を評価する実験をさらに行い、より長期間でバイオバルブ人工弁組織体が生体で機能するかどうかを評価する。可能であれば、現在臨床で応用が開始されている経管的大動脈弁移植術(TAVI)への応用として設計したをステント付きバイオバルブの鋳型を生体内に埋入し、組織体が設計通り形成されるか確認する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
次年度に施行する、バイオバルブ人工弁組織体を生体の体循環系に移植する実験では、動物の購入や、実験に使用する人工血管などの消耗品、慢性実験における抗生剤や点滴および循環動態をモニタリングするためのコード類などに研究費を使用する必要がある。また、本研究の内容は革新的で有り、今年度に得られた成果を来年度に国内外に広く発表するために来年度に学会参加出張旅費が必要である。したがって、今年度の研究費の一部を、次年度に使用する予定である。
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[Journal Article] Change in myocardial oxygen consumption employing continuous-flow LVAD with cardiac beat synchronizing system, in acute ischemic heart failure models.2013
Author(s)
Umeki A, Nishimura T, Takewa Y, Ando M, Arakawa M, Kishimoto Y, Tsukiya T, Mizuno T, Kyo S, Ono M, Taenaka Y, Tatsumi E.
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Journal Title
J Artif Organs
Volume: Jan 17
Pages: Epubのみ頁未定
Peer Reviewed
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[Journal Article] In vivo evaluation of an in-body, tissue-engineered, completely autologous valved conduit (biovalve type VI) as an aortic valve in a goat model.2012
Author(s)
Takewa Y, Yamanami M, Kishimoto Y, Arakawa M, Kanda K, Matsui Y, Oie T, Ishibashi-Ueda H, Tajikawa T, Ohba K, Yaku H, Taenaka Y, Tatsumi E, Nakayama Y
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Journal Title
J Artif Organs
Volume: Dec 20
Pages: Epubのみ頁未定
Peer Reviewed
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[Journal Article] Change of coronary flow by continuous-flow left ventricular assist device with cardiac beat synchronizing system (native heart load control system) in acute ischemic heart failure model.2012
Author(s)
Umeki A, Nishimura T, Ando M, Takewa Y, Yamazaki K, Kyo S, Ono M, Tsukiya T, Mizuno T, Taenaka Y, Tatsumi E.
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Journal Title
Circ J
Volume: 77
Pages: 995-1000
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Alteration of LV end-diastolic volume by controlling the power of the continuous-flow LVAD, so it is synchronized with cardiac beat: development of a native heart load control system (NHLCS).2012
Author(s)
Umeki A, Nishimura T, Ando M, Takewa Y, Yamazaki K, Kyo S, Ono M, Tsukiya T, Mizuno T, Taenaka Y, Tatsumi E.
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Journal Title
J Artif Organs
Volume: 15
Pages: 128-133
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Successful implantation of a completely autologous aortic valve with a stent (Biovalve stent) by transcatheter aortic valve implantation (TAVI)2012
Author(s)
Takewa Y, Nakayama Y, Yamanami M, Kishimoto Y, Arakawa M, Ohnuma K, Sumikura H, Kanda K, Matsui Y, Taenaka Y, Tatsumi E
Organizer
American Heart Association , Scientific Sessions 2012
Place of Presentation
Los Angeles (USA)
Year and Date
20121103-20121107
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[Presentation] In vitro and in vivo performance of a completely autologous aortic valued conduit (BIOVALVE Type VII) prepared by in body tissue architecture technology using a novel separable mold2012
Author(s)
Nakayama Y, Takewa Y, Sumikura H, Matsui Y, Yamanami M, Kishimoto Y, Arakawa M, Ohnuma K, Mizuno T, Oie T, Kanda K, Tatsumi E
Organizer
American Heart Association , Scientific Sessions 2012
Place of Presentation
Los Angeles (USA)
Year and Date
20121103-20121107
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[Presentation] Optimization of the coronary flow by a novel cardiac cycle-synchronized rotation control model in a continuous-flow LVAD in chronic heart failure model2012
Author(s)
Arakawa M, Takewa Y, Nishimura T, Umeki A, Ando M, Kishimoto Y, Mizuno T, Tsukiya T, Kyo S, Adachi H, Tatsumi E
Organizer
European Society for Artificial Organs (36)
Place of Presentation
Rostock (Germany)
Year and Date
20120926-20120929
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[Presentation] n vivo-tissue engineered autologous aortic valved conduits (Biovalves type VII): preparation and revolution2012
Author(s)
Nakayama Y, Takewa Y, Sumikura H, Matsui Y, Yamanami M, Kishimoto Y, Akagawa E, Okumura K, Tajikawa T, Kanda K, Taenaka Y, Tatsumi E
Organizer
European Society for Artificial Organs (36)
Place of Presentation
Rostock (Germany)
Year and Date
20120926-20120929
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[Presentation] Development and evaluation of a compact wearable pneumatic drive unit for a ventricular assist device2012
Author(s)
Ohnuma K, Homma A, Sumikura H, Tatsumi E, Takewa Y, Taenaka Y, Mizuno T,Tsukiya T, Katagiri N, Kakuta Y, Mukaibayashi H, Katano K
Organizer
American Society for Artificial Internal Organs (58)
Place of Presentation
San Francisco (USA)
Year and Date
20120613-20120616
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[Presentation] In vivo evaluation of a novel autologous valve with a stent (biovalve stent) for transcatheter aortic valve implantation (TAVI)2012
Author(s)
Takewa Y, Nakayama Y, Matsui Y, Yamanami M, Kishimoto Y, Arakawa M, Ohnuma K, Sumikura H, Kanda K, Yaku, H, Taenaka Y, Tatsumi E
Organizer
American Society for Artificial Internal Organs (58)
Place of Presentation
San Francisco (USA)
Year and Date
20120613-16
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[Presentation] Development of in-body tissue-engineered, completely autologous valve (BIOVALVE)2012
Author(s)
Takewa Y, Nakayama Y, Yamanami M, Kishimoto Y, Arakawa M, Matsui Y, Kanda K, Yaku H, Tajikawa T, Ohba K, Taenaka Y, Tatsumi E
Organizer
5th biennial conference on Heart valve biology and tissue engineering
Place of Presentation
Myconos island (Greece)
Year and Date
20120518-20
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