• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

バイオ3Dプリンタ、幹細胞技術を用いた心血管組織の開発と、組織内細胞動態の解明

研究課題

研究課題/領域番号 16H02674
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 心臓血管外科学
研究機関佐賀大学

研究代表者

森田 茂樹  佐賀大学, 医学部, 客員研究員 (70243938)

研究分担者 中山 功一  佐賀大学, 医学部, 教授 (50420609)
伊藤 学  佐賀大学, 医学部, 助教 (50555084)
野出 孝一  佐賀大学, 医学部, 教授 (80359950)
古川 浩二郎  佐賀大学, 医学部, 客員研究員 (90264176)
五條 理志  京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (90316745)
荒井 健一  佐賀大学, 医学部, 特任助教 (40752960)
戸田 修二  佐賀大学, 医学部, 教授 (80188755)
西田 誉浩  佐賀大学, 医学部, 教授 (50284500)
迎 洋輔  佐賀大学, 医学部, 助教 (90746570)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
45,240千円 (直接経費: 34,800千円、間接経費: 10,440千円)
2020年度: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
2019年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
2018年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
2017年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
2016年度: 12,480千円 (直接経費: 9,600千円、間接経費: 2,880千円)
キーワード組織工学 / 幹細胞技術 / 細胞内動態 / 心血管組織 / バイオ3Dプリンタ / 組織内細胞動態 / 再生医療 / iPS細胞 / バイオ3Dプリンタ / 心臓血管外科 / 心筋再生 / 血管再生 / 人工臓器
研究成果の概要

細胞の自己凝集現象(スフェロイド形成)とスフェロイド同士の融合現象を利用して任意の形状の立体細胞構造体を構築するバイオ3Dプリンタを開発し、心血管組織再生の研究を進めてきた。ヒト人工多能性幹細胞由来心筋細胞を使用して外在性のScaffold(足場材料)を含まない、大型化した拍動する3次元(3D)管状心筋構造体の作製に成功した。またバイオ3Dプリンタで構築した構造体をバイオリアクターで成熟させることで、ヒト正常血圧の10~20倍以上の力学的強度を有する血管構造体を作製し、さらに外科的手法を加える免疫不全ミニブタへの長期移植実験に成功し、移植後のリモデリング、細胞遊走を確認した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

細胞を用いて形態学的特徴、力学的作用を有する移植可能な立体的組織を構築するには、一般的には生体融解性ポリマーなどの細胞のscaffold(足場材料)が必要となる。本研究ではscaffoldを使用することなく、大型化した拍動する3次元(3D)管状心筋構造体の作製に成功し、血管構造体においては大動物への長期移植実験に成功した。末期重症心不全や従来のグラフトが移植不能な末期血管不全などに応用でき多くの人類のhealth careに貢献できる可能性が見い出された。機能的な3次元的組織構築に成功した技術は新規性も高く、自己細胞由来臓器作成医療ビジネスモデル成功の可能性がある。

。

報告書

(6件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2020 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 8件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 8件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 4件、 招待講演 3件) 図書 (4件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] Drug response analysis for scaffold-free cardiac constructs fabricated using bio-3D printer2020

    • 著者名/発表者名
      Arai Kenichi、Murata Daiki、Takao Shoko、Nakamura Anna、Itoh Manabu、Kitsuka Takahiro、Nakayama Koichi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 号: 1 ページ: 8972-8972

    • DOI

      10.1038/s41598-020-65681-y

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 人工材料を用いない自家細胞製人工血管の可能性と将来展望2020

    • 著者名/発表者名
      伊藤 学
    • 雑誌名

      臨牀透析

      巻: 36-5 ページ: 505-506

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Correction: Cryopreservation method for spheroids and fabrication of scaffold-free tubular constructs2020

    • 著者名/発表者名
      Arai Kenichi、Murata Daiki、Takao Shoko、Verissiomo Ana Raquel、Nakayama Koichi
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 15 号: 11 ページ: e0243249-e0243249

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0243249

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Scaffold‐Free Bio‐3D Printing Using Spheroids as “Bio‐Inks” for Tissue (Re‐)Construction and Drug Response Tests2020

    • 著者名/発表者名
      Murata Daiki、Arai Kenichi、Nakayama Koichi
    • 雑誌名

      Advanced Healthcare Materials

      巻: 9 号: 15 ページ: 1901831-1901831

    • DOI

      10.1002/adhm.201901831

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 新たな免疫不全ブタモデルを用いたヒト細胞製人工血管の安全性・有効性検証2020

    • 著者名/発表者名
      伊藤 学, 松林久美香, 中山功一, 小林英司
    • 雑誌名

      Organ Biology

      巻: 27-2 ページ: 141-148

    • NAID

      130007888683

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] 自己細胞製人工血管の臨床応用2020

    • 著者名/発表者名
      伊藤 学, 松林久美香, 中山功一
    • 雑誌名

      腎臓内科

      巻: 12-3 ページ: 354-361

    • NAID

      40022357541

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of an immunodeficient pig model allowing long-term accommodation of artificial human vascular tubes2019

    • 著者名/発表者名
      Itoh Manabu、Mukae Yosuke、Kitsuka Takahiro、Arai Kenichi、Nakamura Anna、Uchihashi Kazuyoshi、Toda Shuji、Matsubayashi Kumika、Oyama Jun-ichi、Node Koichi、Kami Daisuke、Gojo Satoshi、Morita Shigeki、Nishida Takahiro、Nakayama Koichi、Kobayashi Eiji
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 10 号: 1 ページ: 2244-2244

    • DOI

      10.1038/s41467-019-10107-1

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 2-Cl-C.OXT-A stimulates contraction through the suppression of phosphodiesterase activity in human induced pluripotent stem cell-derived cardiac organoids.2019

    • 著者名/発表者名
      Kitsuka T, Itoh M, Amamoto S, Arai KI, Oyama J, Node K, Toda S, Morita S, Nishida T, Nakayama K.
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 14 号: 7 ページ: 1-15

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0213114

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The addition of human iPS cell-derived neural progenitors changes the contraction of human iPS cell-derived cardiac spheroids.2018

    • 著者名/発表者名
      Yosuke Mukae、Ryo Noguchi et al
    • 雑誌名

      Tissue and Cell

      巻: Available online 5 May 2018 ページ: 61-67

    • DOI

      10.1016/j.tice.2018.05.002

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Fabrication of scaffold-free tubular cardiac constructs using a Bio-3D printer.2018

    • 著者名/発表者名
      Arai K, Murata D, Verissimo AR, Mukae Y, Itoh M, Nakamura A, Morita S, Nakayama K
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 13 号: 12 ページ: e0209162-e0209162

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0209162

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] スキャフォールドフリーバイオ3Dプリンタを用いた小口径細胞製人工血管の開発2017

    • 著者名/発表者名
      伊藤学、五條理志、野出孝一、小林英司、森田茂樹、中山功一
    • 雑誌名

      医工学治療

      巻: 29(3) ページ: 167-172

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] バイオ3Dプリンティング技術を利用したscaffold free小口径細胞人工血管の開発2016

    • 著者名/発表者名
      伊藤 学, 中山功一, 五條理志, 野出孝一, 森田茂樹
    • 雑誌名

      血管医学

      巻: 17(1) ページ: 63-68

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of a Three-Dimensional Prevascularized Scaffold-Free Contractile Cardiac Patch for Treating Heart Disease.2016

    • 著者名/発表者名
      Noguchi R, Nakayama K, Itoh M, Kamohara K, Furukawa K, Oyama J, Node K, Morita S.
    • 雑誌名

      J Heart Lung Transplant.

      巻: 35(1) ページ: 137-45

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Translational research of Kenzan method Bio-3D Printer for vascular surgery.2019

    • 著者名/発表者名
      Itoh Manabu
    • 学会等名
      Thailand-Japan International Symposium for Regenearative Medicine.
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 新たな免疫不全ブタモデルを用いたヒト細胞製人工血管の安全性・有効性検証2019

    • 著者名/発表者名
      伊藤 学, 中山功一, 小林英司
    • 学会等名
      第46回日本臓器保存生物医学会学術集会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 心臓血管再生医療研究と臨床応用に向けて2019

    • 著者名/発表者名
      伊藤 学
    • 学会等名
      第27回佐賀心不全研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] バイパス治療の役割と人工血管再生医療への取り組み2019

    • 著者名/発表者名
      伊藤 学
    • 学会等名
      第19回 日本病院総合診療医学
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 組織工学を用いた小口径細胞製人工血管の現状と展望2019

    • 著者名/発表者名
      伊藤 学
    • 学会等名
      第28回 腎疾患治療連携研究会組織工学を用いた小口径細胞製人工血管の現状と展望
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 2-Cl-C.OXT-A Stimulates Contraction through Suppression of PDE Activity in HiPSC-Derived Cardiac Organoids2018

    • 著者名/発表者名
      Kitsuka T, Itoh M, Amamoto S, Arai K, Oyama J, Node K, Nakayama K, Morita S, Nishida T.
    • 学会等名
      AHA Scientific Sessions 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Translational research of scaffold free tubular tissue modeled with Kenzan method Bio-3D Printer for cardiovascular surgery.2018

    • 著者名/発表者名
      Manabu Itoh
    • 学会等名
      5th TERMIS World Congress 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] バイオ 3D プリンタを用いたチューブ型心筋構造体の作製2017

    • 著者名/発表者名
      荒井健一 、小島敦子 、迎 洋輔 、伊藤学 、森田茂樹 、中山功一
    • 学会等名
      日本再生医療学会総会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2017-03-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] バイオ3Dプリンティング技術を用いた小口径細胞製人工血管の臨床開発2017

    • 著者名/発表者名
      伊藤学
    • 学会等名
      第5回先進医工学ブタ研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 心臓血管外科領域における臓器再生への試み2017

    • 著者名/発表者名
      伊藤学
    • 学会等名
      第11回九州医療センター地域医療研修会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Addition of human iPS-derived neural progenitors influences the contractile function of cardiac spheroids.2016

    • 著者名/発表者名
      Mukae Y, Itoh M, Furukawa K, Kitsuka T, Arai K, Oyama J, Nakayama K, Node K, Morita S.
    • 学会等名
      Biofabrication
    • 発表場所
      North carolina
    • 年月日
      2016-10-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] 【再生医療up to date】【多次元構造臓器の再生】スキャフォールドフリー小口径細胞製人工血管 臨床 応用に向けて2019

    • 著者名/発表者名
      伊藤 学, 中山功一
    • 総ページ数
      5
    • 出版者
      腎と透析
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [図書] バイオ3Dプリンティング技術の人工血管分野への医療応用2019

    • 著者名/発表者名
      伊藤 学, 野出孝一, 松林久美香, 中山功一
    • 総ページ数
      5
    • 出版者
      日本アフェレシス学会雑誌
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [図書] スキャフォールドフリー小口径細胞製人工血管―臨床2019

    • 著者名/発表者名
      伊藤 学,中山功一
    • 出版者
      腎と透析
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [図書] バイオ3Dプリンタを用いた次世代型透析用人工血管の開発2018

    • 著者名/発表者名
      伊藤 学
    • 出版者
      日本透析医会雑誌
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] 血管拡張器具2019

    • 発明者名
      伊籐 学
    • 権利者名
      伊籐 学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 外国

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2022-01-27  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi