患者自身の皮下で簡便に作成できる自己の結合組織からなる小口径代用血管の開発

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24791389
• Research Institution: Kyoto Prefectural University of Medicine
• Principal Investigator: 山南 将志 京都府立医科大学, 医学部附属病院, 専攻医 (30438204)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 小口径人工血管 / 組織工学 / 再生医療 / 生体内組織形成術

Outline of Annual Research Achievements

小口径(径5mm以下)の人工血管はグラフト閉塞などの問題で未だに実用化されていない。本研究では患者体内で安全・簡便に移植片を作製する『生体内組織形成技術』を用い小口径人工血管の開発を行った。
ラット背部皮下に径1.5mm、長さ20mmのシリコーン円柱基材を埋入し、4週後に基材周囲に形成されたカプセル化組織と共に基材を摘出、基材を抜去することで自家結合組織からなる管状組織体(バイオチューブ)を得た。アルガトロバン塗布による抗血栓処理を行った後、ラット腹部大動脈へ端々吻合にて自家移植を行った。移植後、抗凝固薬、抗血小板薬はいずれも投与しなかった。術後1年6ヵ月の開存性を超音波検査及び磁気共鳴血管撮影(MRA)にて評価した。グラフトの開存率は89%と高く、開存しているグラフトでは瘤化や狭窄を認めなかった。グラフトを摘出したところ、内腔面は平滑で血栓形成を認めなかった。組織学的評価では内腔は全体にわたって完全に内皮に覆われており、新生内膜が形成されていた。またα-SMA陽性細胞やエラスチンが層状に形成されており、自家動脈と同様の血管壁構造が再構築されていた。バイオチューブは移植後1年を超える長期でも高い開存性を維持し、動脈圧環境下でも充分に耐えうることがわかった。
また、新たな可能性の検討としてバイオチューブに架橋処理を行うことでマトリックス成分のみを生かした保存生体材料としての使用が出来るかということも検討している。ビーグル犬背部皮下で作製した径2mmのバイオチューブを架橋処理し、数週間保存した後、異種グラフトとしてラット腹部大動脈へ移植した。術後、免疫抑制剤などを投与することなく、グラフトは移植後10ヵ月経過しても良好に開存している。
バイオチューブは移植後1年を超える期間においても高い開存性、耐久性を示し、小口径人工血管として機能した。

Research Products

• [Journal Article] In-body tissue-engineered aortic valve (Biovalve type VII) architecture based on 3D printer molding. (2015)
  • Author(s): Nakayama Y, Takewa Y, Sumikura H, Yamanami M, Matsui Y, Oie T, Kishimoto Y, Arakawa M, Ohmuma K, Tajikawa T, Kanda K, Tatsumi E.
  • Journal Title: J Biomed Mater Res B Appl Biomater. Volume: 103(1) Pages: 1-11
  • DOI: 10.1002/jbm.b.33186.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of tissue-engineered self-expandable aortic stent grafts (Bio stent grafts) using in-body tissue architecture technology in beagles. (2015)
  • Author(s): Kawajiri H, Mizuno T, Moriwaki T, Ishibashi-Ueda H, Yamanami M, Kanda K, Yaku H, Nakayama Y.
  • Journal Title: J Biomed Mater Res B Appl Biomater. Volume: 103(2) Pages: 381-386
  • DOI: 10.1002/jbm.b.33218.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Implantation study of a tissue-engineered self-expanding aortic stent graft (bio stent graft) in a beagle model. (2015)
  • Author(s): Kawajiri H, Mizuno T, Moriwaki T, Iwai R, Ishibashi-Ueda H, Yamanami M, Kanda K, Yaku H, Nakayama Y.
  • Journal Title: J Artif Organs. Volume: 18(1) Pages: 48-54
  • DOI: 10.1007/s10047-014-0796-7.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Preparation of an autologous heart valve with a stent (stent-biovalve) using the stent eversion method. (2014)
  • Author(s): Mizuno T, Takewa Y, Sumikura H, Ohnuma K, Moriwaki T, Yamanami M, Oie T, Tatsumi E, Uechi M, Nakayama Y.
  • Journal Title: J Biomed Mater Res B Appl Biomater. Volume: 102(5) Pages: 1038-1045
  • DOI: 10.1002/jbm.b.33086.
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 超小口径バイオチューブの長期移植評価. (2014)
  • Author(s): 山南将志、岩井良輔、川尻英長、圓見純一郎、飯田秀博、神田圭一、夜久均、中山泰秀.
  • Organizer: 第52回日本人工臓器学会大会.
  • Place of Presentation: 札幌市
  • Year and Date: 2014-10-17 – 2014-10-19
• [Presentation] 体内で作製した結合組織膜(Biosheet)は修復材料としての自己心膜の代用になり得る. (2014)
  • Author(s): 山南将志、水野壮司、渡辺太治、川尻英長、坂井修、神田圭一、夜久均、中山泰秀.
  • Organizer: 第67回日本胸部外科学会定期学術集会.
  • Place of Presentation: 福岡市
  • Year and Date: 2014-09-30 – 2014-10-03
• [Presentation] Long term auto implantation of autologous tissue small caliber vascular grafts (Biotubes). (2014)
  • Author(s): Yamanami M, Kawajiri H, Mizuno T, Iwai R, Watanabe T, Kanda K, Yaku H, Nakayama Y.
  • Organizer: XLI Annual ESAO Congress (European Society for Artificial Organs).
  • Place of Presentation: Rome, Italy
  • Year and Date: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [Presentation] Long-term performance of autologous tissue ultra-small-caliber vascular grafts (biotubes) in a rat abdominal aorta replacement model. (2014)
  • Author(s): amanami M, Kawajiri H, Mizuno T, Iwai R, Enmi J, Iida H, Watanabe T, Kanda K, Yaku H, Nakayama Y.
  • Organizer: ESC Congress 2014. (European Society of Cardiology)
  • Place of Presentation: Barcelona, Spain
  • Year and Date: 2014-08-30 – 2014-09-03
• [Presentation] バイオチューブ超小口径代用血管移植後の長期開存性評価. (2014)
  • Author(s): 山南将志、水野壮司、神田圭一、夜久均、中山泰秀.
  • Organizer: 第42回日本血管外科学会学術総会.
  • Place of Presentation: 青森市
  • Year and Date: 2014-05-21 – 2014-05-23
• [Presentation] Long-term evaluation of autologous tissue small-caliber vascular grafts (biotubes) in a rat abdominal aorta replacement model. (2014)
  • Author(s): Yamanami M, Kawajiri H, Mizuno T, Iwai R, Watanabe T, Kanda K, Yaku H, Nakayama Y.
  • Organizer: 63ed International Congress of the European Society for Cardiovascular and Endovascular Surgery (ESCVS).
  • Place of Presentation: Nice, France
  • Year and Date: 2014-04-24 – 2014-04-27