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機械循環の長期使用による出血合併症治療薬開発のための基礎研究

研究課題

研究課題/領域番号 19K12772
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分90110:生体医工学関連
研究機関旭川医科大学 (2020-2022)
東北大学 (2019)

研究代表者

井上 雄介  旭川医科大学, 医学部, 准教授 (80611079)

研究分担者 早川 正樹  奈良県立医科大学, 医学部, 助教 (30516729)
深谷 碧  東北文化学園大学, 工学部, 助教 (20826060)
山田 昭博  東北大学, 加齢医学研究所, 助教 (40781448)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワードVWF / 出血合併症 / ECMO / PCPS / LVAD / 遠心ポンプ / ADAMTS13 / 出血 / 機械循環 / 補助人工心臓 / 血栓 / せん断 / 血液ポンプ / 模擬循環回路 / 人工心臓 / 流体解析
研究開始時の研究の概要

補助人工心臓を数年間適用すると正しい抗凝固療法下でも出血合併症が生じる。その主因は後天性von Willebrand 症候群(AVWS)と考えられており、血液ポンプの回転駆動よって発生した高せん断によりvon Willebrand因子(VWF)が過剰に切断され、出血に至る。我々はVWFの切断を抑制し、出血を生じさせない薬剤の開発を進めているが、適切な薬剤濃度などの治療法と評価方法は確立されておらず、臨床ステージに進むにあたって取り組むべき急務の課題となっている。そこで本研究では、血液ポンプの長期使用時の合併症に対する治療法の開発とその作用機序の解明を目的として研究を行う。

研究成果の概要

補助人工心臓を数年間適用すると出血合併症が生じることがある原因は後天性von Willebrand 症候群(AVWS)と考えられている。血液ポンプの高せん断によりvon Willebrand因子(VWF)が過剰に切断され、出血に至ると考えられている。本研究ではその出血合併症の作用機序の解明を目的として研究を行った。外乱を極限まで抑えた評価系を構築し、補助循環装置にヒトの新鮮血を環流させ、AVWSをin vitroで再現した。次に薬剤効果を評価した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

抗凝固が正しく管理されているにもかかわらず機械循環の使用例において数年以上の長期使用においては原因不明の出血が生じることがあり、問題視されてきた。その主因は後天性von Willebrand 症候群(AVWS)と考えられており、血液ポンプの回転駆動よって発生した高せん断によりvon Willebrand因子(VWF)が過剰に切断され、出血に至る。我々はVWFの切断を抑制し、出血を生じさせない薬剤の開発のために、外乱が最も少ない試験系を構築することに成功した。本試験系によって得られた知見を元に生体によって評価しAVWS治療薬剤開発のための大きな成果を得た。

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 1件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 1件) 図書 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Prevention of thrombus formation in blood pump by mechanical circular orbital excitation of impeller in magnetically levitated centrifugal pump2023

    • 著者名/発表者名
      Hatakenaka Kohei, Hijikata Wataru, Fujiwara Tatsuki, Ohuchi Katsuhiro, Inoue Yusuke
    • 雑誌名

      Artificial Organs

      巻: 47 号: 2 ページ: 425-431

    • DOI

      10.1111/aor.14443

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Innovative experimental animal models for real-time comparison of antithrombogenicity between two oxygenators using dual extracorporeal circulation circuits and indocyanine green fluorescence imaging2023

    • 著者名/発表者名
      Sakurai Hironobu, Fujiwara Tatsuki, Ohuchi Katsuhiro, Hijikata Wataru, Inoue Yusuke, Maruyama Osamu, Tahara Tomoki, Yokota Sachie, Tanaka Yui, Takewa Yoshiaki, Mizuno Tomohiro, Arai Hirokuni
    • 雑誌名

      Artificial Organs

      巻: 47 号: 1 ページ: 77-87

    • DOI

      10.1111/aor.14380

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development and initial performance of a miniature axial flow blood pump using magnetic fluid shaft seal2022

    • 著者名/発表者名
      Okamoto Eiji, Yano Tetsuya, Sekine Kazumitsu, Inoue Yusuke, Shiraishi Yasuyuki, Yambe Tomoyuki, Mitamura Yoshinori
    • 雑誌名

      Journal of Artificial Organs

      巻: 26 号: 1 ページ: 12-16

    • DOI

      10.1007/s10047-022-01330-7

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] METHODS FOR INVESTIGATING CONTRACTION CHARACTERISTICS OF A PART OF MUSCLES FOR IMPLANTABLE POWER GENERATION SYSTEMS2022

    • 著者名/発表者名
      SAHARA GENTA、HIJIKATA WATARU、INOUE YUSUKE、YAMADA AKIHIRO、SHIRAISHI YASUYUKI、FUKAYA AOI、KARUBE MASATO、GENDA TATSUYA、IWAMOTO NAOKI、TACHIZAKI YUMA、MORITA RYOSUKE、YAMBE TOMOYUKI
    • 雑誌名

      Journal of Mechanics in Medicine and Biology

      巻: 22 号: 01 ページ: 2250007-2250007

    • DOI

      10.1142/s0219519422500075

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Acute Phase Pilot Evaluation of Small Diameter Long iBTA Induced Vascular Graft "Biotube" in a Goat Model2022

    • 著者名/発表者名
      Ryuji Higashita , Yasuhide Nakayama, Yasuyuki Shiraishi, Ryosuke Iwai, Yusuke Inoue, Akihiro Yamada , Takesi Terazawa, Tsutomu Tajikawa, Manami Miyazaki, Mamiko Ohara, Tadashi Umeno, Keitaro Okamoto, Tomonori Oie, Tomoyuki Yambe, Shinji Miyamoto
    • 雑誌名

      EJVES Vasc Forum

      巻: 54 ページ: 27-35

    • DOI

      10.1016/j.ejvsvf.2022.01.004

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ローラボンプの繰り返し負荷による流路形状変化が血流特性に及ぼす影響の検討2021

    • 著者名/発表者名
      深谷碧, 自石泰之, 山田昭博, 佐原玄太, 井上雄介, 山家智之
    • 雑誌名

      ライフサポート

      巻: 331 ページ: 52-58

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development and accuracy evaluation of a degree of occlusion visualization system for roller pumps used in cardiopulmonary bypass2021

    • 著者名/発表者名
      Fukaya A, Shiraishi Y, Inoue Y, Yamada A, Sahara G, Kudo T, Aizawa Y, Yambe T
    • 雑誌名

      J Artif Organs

      巻: 24(1) 号: 1 ページ: 27-35

    • DOI

      10.1007/s10047-020-01211-x

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書 2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Novel application of indocyanine green fluorescence imaging for real‐time detection of thrombus in a membrane oxygenator2021

    • 著者名/発表者名
      Sakurai Hironobu、Fujiwara Tatsuki、Ohuchi Katsuhiro、Hijikata Wataru、Inoue Yusuke、Seki Haruna、Tahara Tomoki、Yokota Sachie、Ogata Asato、Mizuno Tomohiro、Arai Hirokuni
    • 雑誌名

      Artificial Organs

      巻: 45 号: 10 ページ: 1173-1182

    • DOI

      10.1111/aor.13999

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hemolysis and von Willebrand factor degradation in mechanical shuttle shear flow tester2021

    • 著者名/発表者名
      Shiraishi Y, Tachizaki Y, Inoue Y, Hayakawa M, Yamada A, Kayashima M, Matsumoto M, Horiuchi H, Yambe T
    • 雑誌名

      J Artif Organs

      巻: 24(2) 号: 2 ページ: 111-119

    • DOI

      10.1007/s10047-020-01219-3

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Preliminary Study of an Objective Evaluation Method for Pulse Diagnosis using Radial Artery Pulse Measurement Device2021

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Yamada, Yusuke Inoue, Yasuyuki Shiraishi, Takashi Seki, Tomoyuki Yambe
    • 雑誌名

      Advanced Biomedical Engineering

      巻: 10 号: 0 ページ: 113-122

    • DOI

      10.14326/abe.10.113

    • NAID

      130008075877

    • ISSN
      2187-5219
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of muscle connection components for implantable power generation system2021

    • 著者名/発表者名
      Sahara G, Yamada A, Inoue Y, Shiraishi Y, Hijikata W, Fukaya A, Yambe T
    • 雑誌名

      Annu Int Conf IEEE Eng Med Biol Soc.

      巻: 2021 ページ: 7206-7210

    • DOI

      10.1109/embc46164.2021.9629561

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] In vitro performance of trans-valve left ventricular assist device installed at aortic valve position2020

    • 著者名/発表者名
      Okamoto E, Yano T, Inoue Y, Shiraishi Y, Yambe T, Mitamura Y.
    • 雑誌名

      Artif Organs.

      巻: 44(10) 号: 10 ページ: 1067-1072

    • DOI

      10.1111/aor.13687

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Optimum Sterilization Methods of Biocompatible Hybrid Material for Artificial Organs2020

    • 著者名/発表者名
      Inoue Yusuke、Tashiro Ayaka、Kawase Yukino、Isoyama Takashi、Saito Itsuro、Ono Toshiya、Hara Shintaro、Ishii Kohei、Yurimoto Terumi、Shiraishi Yasuyuki、Yamada Akihiro、Yambe Tomoyuki、Abe Yusuke
    • 雑誌名

      Advanced Biomedical Engineering

      巻: 9 号: 0 ページ: 83-92

    • DOI

      10.14326/abe.9.83

    • NAID

      130007843386

    • ISSN
      2187-5219
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 重症肺炎に対するECMO装着下での経気道的治療法の開発2023

    • 著者名/発表者名
      井上雄介、佐藤康史、寺澤武、武輪能明
    • 学会等名
      第51回人工心臓と補助循環懇話会学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] インペラの円軌道加振による磁気浮上型血液ポンプ内の血栓検出技術の開発2022

    • 著者名/発表者名
      畠中 晃平、土方 亘、藤原 立樹、大内 克洋、井上 雄介
    • 学会等名
      第60回日本人工臓器学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ECMO装着下における重症肺炎に対する経気道的治療法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      井上雄介,佐藤康史,寺澤武,堀江風花、山名智尋、武輪能明
    • 学会等名
      第60回日本人工臓器学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Development of nail type vital sensor for medical device2022

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Inoue、Tomoyuki Yokota、Kohei Ishii、Akihiro Yamada
    • 学会等名
      第4回 COI学術交流会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of nail type vital sensor for medical device2021

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Inoue, Tomoyuki Yokota, Kohei Ishii, Akihiro Yamada
    • 学会等名
      第4回 COI学術交流会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 遠心ポンプの血栓検知・予防技術の開発とECMOへの応用2021

    • 著者名/発表者名
      土方亘,藤原立樹,大内克洋,井上雄介,丸山修,畠中晃平,田仲結衣,櫻井啓暢
    • 学会等名
      日本定常流ポンプ研究会2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 体外循環回路の抗血栓性評価を目的とした急性動物実験モデルの提案2021

    • 著者名/発表者名
      櫻井啓暢、藤原立樹、大内克洋、土方亘、井上雄介、丸山修、水野友裕、荒井裕国
    • 学会等名
      第59回日本人工臓器学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 旭川医科大学大型慢性動物実験施設における抗血栓ECMOの開発2021

    • 著者名/発表者名
      井上雄介、寺澤武、佐藤康史、藤原立樹、大内克洋、土方亘、田仲結衣、畠中晃平、横田幸恵、武輪能明
    • 学会等名
      第59回日本人工臓器学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 生体と医療機器の境界面で使用するハイブリッド材料の最適足場検討2021

    • 著者名/発表者名
      井上雄介,川瀬由季乃,田代彩夏,斎藤逸郎,磯山隆, 山田 昭博,山家智之,寺澤武,佐藤康史,武輪能明
    • 学会等名
      第60回日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 機械循環の高せん断によるフォンウィルブランド因子マルチマー切断に関する研究2020

    • 著者名/発表者名
      井上雄介,早川正樹,山田昭博,佐原玄太,白石泰之,佐藤康史,武輪能明,堀内久徳,松本雅則,山家智之
    • 学会等名
      第58回日本人工臓器学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 大動脈弁位置埋込式軸流型血液ポンプの拍動性評価と今後の展開2020

    • 著者名/発表者名
      岡本英治、矢野哲也、井上雄介、白石泰之、山家智之、三田村好矩
    • 学会等名
      代用臓器再生医学研究会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 新型ステント開発支援のための大動脈解離血行動態モデル非臨床試験系の構築2020

    • 著者名/発表者名
      山田昭博、盛田良介、井上雄介、白石泰之、、佐原玄太、深谷碧、繁浦瑠偉、N.Andrew、Y.Qian、榛沢和彦、山家智之
    • 学会等名
      第58回日本人工臓器学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of muscle connection parts for implantable power generation system2020

    • 著者名/発表者名
      Genta Sahara, Akihiro Yamada, Yusuke Inoue, Yasuyuki Shiraishi, Wataru Hijikata, Aoi Fukaya, Tomoyuki Yambe
    • 学会等名
      生体医工学シンポジウム2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] How can we determine the optimal cardiopulmonary bypass occlusion?2020

    • 著者名/発表者名
      Aoi Fukaya, Yasuyuki Shiraishi, Yusuke Inoue, Akihiko Yamada, Genta Sahara, Takemi Kudo, Yasuhiro Aizawa, Tomoyuki Yambe
    • 学会等名
      第154回東北大学加齢医学研究所集談会(154th IDAC Biannual Meeting)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 後天性von Willebrand病の血行力学的評価を目的とした流体剪断負荷試験装置の開発2019

    • 著者名/発表者名
      舘崎祐馬、福澤奎人、白石泰之、井上雄介、山田昭博、早川正樹、萱島道徳、松本雅則、堀内久徳、山家智之
    • 学会等名
      第32回バイオエンジニアリング講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 機械的流体剪断負荷とVWF損傷に関する実験的検討2019

    • 著者名/発表者名
      舘崎祐馬、白石泰之、井上雄介、山田昭博、岩元直樹、盛田良介、Ahmad Faiz Ibadurrahman、橋本真登香、早川正樹、萱島道徳、松本雅則、堀内久徳、山家智之
    • 学会等名
      第6回加齢医学研究所リトリート
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ローラによるポンプチューブへの繰返しひずみが圧閉度に及ぼす影響2019

    • 著者名/発表者名
      深谷 碧、白石泰之、佐原玄太、井上雄介、山田昭博、工藤剛実、佐々木典子、髙橋るみ、相澤康弘、山家智之
    • 学会等名
      第45回日本体外循環技術医学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [図書] 循環器疾患 モデル動物の作製と利用 2021 上巻2022

    • 著者名/発表者名
      井上雄介ほか
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      株式会社エル・アイ・シー
    • ISBN
      9784900487581
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実施状況報告書
  • [産業財産権] 磁気浮上型血液ポンプの駆動制御方法、磁気浮上型血液ポンプの駆 動制御 装置及び磁気浮上型血液ポンプシステム2022

    • 発明者名
      土方亘,畠中晃平,藤原立樹,大内克洋,井上雄介,武輪能明
    • 権利者名
      土方亘,畠中晃平,藤原立樹,大内克洋,井上雄介,武輪能明
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2022-065596
    • 出願年月日
      2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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