2016 Fiscal Year Annual Research Report
Scaffold-free trachea and lung tissue engineering using bio-3D printing system
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26462147
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
町野 隆介 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 客員研究員 (90728081)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中山 功一 佐賀大学, 医学部, 寄附講座教授 (50420609)
田浦 康明 長崎大学, 病院(医学系), 助教 (60437887)
永安 武 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 教授 (80284686)
松本 桂太郎 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 講師 (80404268)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 人工気管 / バイオ３Dプリンター / スフェロイド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々は、本来ほとんどの細胞が有する接着能を利用したスフェロイド形成およびスフェロイド同士が接着融合するという性質を利用し、scaffold（ポリマー等の外来異物となる足場）を使用せずに任意の細胞のみから形成される複雑な立体構造体を作成する技術を開発した。バイオ３DプリンターであるBioRapid Prototyping System(以下BRPシステム)と称する本技術はすでに、血管や軟骨の再生に応用されている。
本研究では、気管軟化症、気管切除後再建、肺移植による気管支縫合不全などの臨床学的治療法の開発として、再生医療・組織工学の新技術であるBRPシステムと体組織細胞、幹細胞をもちいて融合させることで、特に人工気管の作成に応用し、細胞と細胞から分泌される細胞外基質（ECM）のみで構成した、抗免疫性、抗感染性を有し、異物除去能を有する、新たな人工気管の開発を目的とする。
現在、上記システムを用いて、繊維芽細胞(NHDFs)、臍帯静脈血管内皮細胞（HUVECs）、間葉系幹細胞（MSCs）から作成した細胞塊から成る層と軟骨細胞(NHACs)、HUVECs、MSCsから作成した細胞塊から成る層を交互に3次元積層し、5mm程度の長さの生体の気管の形状を模したチューブ状構造体を作製することに成功した。異なる細胞からなる細胞塊を交互に積層する方法はこれまでに報告がなく、しかも、そのチューブ構造体は、単一種の細胞塊を積層した場合よりも、強度の上昇を認めた。ステント補助下に、この構造体のラット頸部気管への移植を行い、2週間の生存を確認できた。また移植されたチューブ構造体内には微小血管が確認され、周囲ラット組織の微小血管との連結も確認された。生体にとって異物であるscaffoldを用いずに、自己の細胞のみで構造体を作製できる本技術は、今後の移植医療に貢献できるものと考える。
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