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バイオ3Dプリンティング技術、幹細胞技術を用いた冠動脈バイパス用人工血管の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17H04292
研究種目

基盤研究(B)

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

伊藤 学  佐賀大学, 医学部, 助教 (50555084)

研究分担者 天本 宗次郎  佐賀大学, 医学部, 医員 (10842908)
中山 功一  佐賀大学, 医学部, 教授 (50420609)
蒲原 啓司  佐賀大学, 医学部, 准教授 (70555086)
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)
木塚 貴浩  佐賀大学, 医学部, 医員 (20796487)
荒井 健一  佐賀大学, 医学部, 特任助教 (40752960)
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) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円)
2020年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
2019年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2017年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワード組織工学 / 血管再生 / 冠動脈バイパス / バイオ3Dプリンタ / 人工血管 / 幹細胞技術 / 冠動脈 / iPS細胞 / 小口径人工血管 / バイオ3Dプリンティング技術 / バイオ3Dプリンタ / 冠動脈外科学 / 心臓血管外科 / 再生医療
研究成果の概要

接着系細胞が元来有する細胞凝集現象により細胞のみで構成される細胞凝集塊=スフェロイドに着目し、さらにスフェロイドを一つの単位として複雑な形状の組織を構築するバイオ3Dプリンタ技術を開発し、血管再生の研究を進めてきた。バイオ3Dプリンタで構築した管状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10~20倍以上の力学的強度(圧力破砕試験)を有する小口径人工血管の作製に成功した。さらにヒト由来線維芽細胞を主体とする小口径人工血管を用いて、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た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

外来異物を全く含まず細胞のみで3次元的な組織を造る技術を利用し、大動物への長期移植に成功した報告は極めて少ない。虚血性心疾患のみならず従来の人工血管では移植不能な様々な血管不全症例に応用され、多くの人類のhealth careに貢献できる可能性が見いだされた。また本研究のさらなる発展により自己組織での臓器再生・移植モデルが確立されれば、免疫応答、感染の危険性を回避できる次世代の再生治療モデルの確立につながると考えている。

報告書

(5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
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 7件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 3件、 招待講演 6件) 図書 (4件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [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] 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] 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] 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] 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] 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プリンタを用いた人工血管再生2017

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

      最新醫學

      巻: 72 ページ: 58-64

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Translational research of Kenzan method Bio-3D Printer for vascular surgery.2019

    • 著者名/発表者名
      Itoh M
    • 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
    • 招待講演
  • [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会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [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
    • 招待講演
  • [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] 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] 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
  • [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

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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