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難治性麻痺克服を目指した再生医療と埋込型神経刺激デバイスによる運動機能再建

研究課題

研究課題/領域番号 20K17997
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分56020:整形外科学関連
研究機関名古屋大学

研究代表者

徳武 克浩  名古屋大学, 医学系研究科, 特任助教 (90822289)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード機能的電気刺激 / 運動麻痺 / 再生医療 / neuro-modulation / 神経幹細胞移植 / 運動制御
研究開始時の研究の概要

本研究の目的は、下位モーターニューロン疾患・外傷患者を主対象として、再生医療と機能的電気刺激(Functional Electrical Stimulation: FES)の併用による新規麻痺治療法を発案することである。まず末梢神経に対するインターフェイスの課題を克服するため、安定した刺激が可能かつ完全埋込可能で、高度な運動制御を可能とするための多チャンネル化を有した新規電極を開発する。このデバイスによる制御により、げっ歯類麻痺モデルの歩容改善を達成し、最終的には、脱神経筋モデルラットへの神経幹細胞移植による異所性神経節形成の技術を併用して、麻痺筋を電気刺激で制御することを目指す。

研究成果の概要

難治性麻痺である下位運動ニューロン損傷モデルラットに対し、末梢神経内への神経幹細胞移植と開発した電気刺激制御システムを併用した。その結果、本来であれば動くことのない脱神経筋を再支配し、複数の神経を刺激して再支配筋を制御することで、健常ラットと同様につま先の目標位置への追随を可能とした。またトレッドミル歩行の際に、予備動作に付随して刺激するシステムを構築し、麻痺足を制御できた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

脊髄損傷や広範囲腕神経叢損傷、神経変性疾患などにより生じる下位運動ニューロンの脱落は筋の不可逆的な筋萎縮を引き起こし、麻痺患者に生じる身体的制限及び精神的な負担、また社会的損失は計り知れない。今回の再生医療と工学技術を融合した運動機能再建技術は、未だ治療法のない下位運動ニューロン疾患・損傷による広範な麻痺に対し新たな治療技術となりうる重要な知見であると考える。

報告書

(4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
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (4件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] A Therapeutic Strategy for Lower Motor Neuron Disease and Injury Integrating Neural Stem Cell Transplantation and Functional Electrical Stimulation in a Rat Model2022

    • 著者名/発表者名
      Katsuhiro Tokutake, Masaru Takeuchi, Shigeru Kurimoto, Saeki Sota, Yuta Asami, Keiko Onaka, Masaomi Saeki, Tadayoshi Aoyama, Yasuhisa Hasegawa, Hitoshi Hirata
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 23 号: 15 ページ: 8760-8760

    • DOI

      10.3390/ijms23158760

    • 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] A Wirelessly Powered 4-Channel Neurostimulator for Reconstructing Walking Trajectory2022

    • 著者名/発表者名
      Masaru Takeuchi, Katsuhiro Tokutake, Keita Watanabe, Naoyuki Ito, Tadayoshi Aoyama, Sota Saeki, Shigeru Kurimoto, Hitoshi Hirata, Yasuhisa Hasegawa
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 22 号: 19 ページ: 7198-7198

    • DOI

      10.3390/s22197198

    • 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] Innervation of Meissner's corpuscles and Merkel ‐cells by transplantation of embryonic dorsal root ganglion cells after peripheral nerve section in rats2021

    • 著者名/発表者名
      Asano Kenichi、Nakano Tomonori、Tokutake Katsuhiro、Ishii Hisao、Nishizuka Takanobu、Iwatsuki Katsuyuki、Onishi Tetsuro、Kurimoto Shigeru、Yamamoto Michiro、Tatebe Masahiro、Hirata Hitoshi
    • 雑誌名

      Journal of Tissue Engineering and Regenerative Medicine

      巻: - 号: 6 ページ: 586-595

    • DOI

      10.1002/term.3196

    • 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] Optimal conditions for graft survival and reinnervation of denervated muscles after embryonic motoneuron transplantation into peripheral nerves undergoing Wallerian degeneration2021

    • 著者名/発表者名
      Sawada Hideyoshi、Kurimoto Shigeru、Tokutake Katsuhiro、Saeki Sota、Hirata Hitoshi
    • 雑誌名

      Journal of Tissue Engineering and Regenerative Medicine

      巻: 15 号: 9 ページ: 763-775

    • DOI

      10.1002/term.3223

    • NAID

      120007178390

    • 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] Visual Feedback Control of a Rat Ankle Angle Using a Wirelessly Powered Two-Channel Neurostimulator.2020

    • 著者名/発表者名
      Takeuchi M, Hasegawa H, Hirata H
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 14 号: 8 ページ: 1-18

    • DOI

      10.3390/s20082210

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 難治性麻痺克服を目指した多チャンネル機能的電気刺激デバイスの開発2021

    • 著者名/発表者名
      徳武 克浩 佐伯 総太 浅見 雄太 栗本 秀 平田 仁 竹内 大 長谷川 泰久
    • 学会等名
      第64回日本手外科学会学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] ロボット制御技術を用いた神経刺激装置は末梢神経内胎子由来神経幹細胞移植によって再支配された脱神経筋の高度制御を可能とする2021

    • 著者名/発表者名
      徳武 克浩 佐伯 総太 浅見 雄太 栗本 秀 平田 仁 竹内 大 長谷川 泰久
    • 学会等名
      第32回日本末梢神経学会学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] ロボット制御技術を用いた神経刺激装置は末梢神経内胎子由来神経幹細胞移植によって再支配された脱神経筋の高度制御を可能とする2021

    • 著者名/発表者名
      徳武 克浩 佐伯 総太 浅見 雄太 栗本 秀 平田 仁 竹内 大 長谷川 泰久
    • 学会等名
      第36回日本整形外科学会基礎学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 難治性麻痺克服を目指した多チャンネル機能的電気刺激デバイスの開発2021

    • 著者名/発表者名
      徳武克浩
    • 学会等名
      第64回日本手外科学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [産業財産権] 神経刺激装置および神経刺激システムおよび神経刺激方法2021

    • 発明者名
      竹内大、徳武克浩、青山忠義、長谷川泰久、栗本秀、平田仁
    • 権利者名
      竹内大、徳武克浩、青山忠義、長谷川泰久、栗本秀、平田仁
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [産業財産権] 神経刺激システム2020

    • 発明者名
      竹内大、徳武克浩、青山忠義、長谷川泰久、栗本秀、平田仁
    • 権利者名
      竹内大、徳武克浩、青山忠義、長谷川泰久、栗本秀、平田仁
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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