動脈用小口径の人工血管の生体外再構築

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13480289
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 牛田 多加志 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (50323522)
• 研究分担者: 古川 克子 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 ; 立石 哲也 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (40323521)
• キーワード: 人工血管 / 組織再生 / 組織再構築 / 生分解性材料

研究概要

従来の生分解性材料と細胞から構成される人工血管のモデルでは、生分解性の材料に血管平滑筋細胞を播種して血管内腔面が平滑になった後に血管内皮細胞を播種するものであったが、血管平滑筋細胞が平滑な内腔面を形成するまでに長い時間が費やされていた。さらに播種した細胞の材料への補足率も低いという問題点があった。一方、コラーゲンゲルのみから構成される人工血管のモデルでは脆弱であり、動脈圧に絶えることができないという問題があった。そこで本研究グループでは従来のモデルの利点のみを有したモデルと考えられる、生分解性材料であるポリ乳酸のスポンジに血管平滑筋細胞をゲル包理した新しいタイプの人工血管のモデルの開発を試みた。
オープンポア構造(連続貫通孔)を有する内径5mm,外径7mmの筒状のPLLA(ポリL乳酸)スポンジを作製し,ヒト正常大動脈血管平滑筋細胞を均一に混合した0.25%のコラーゲン溶液を陰圧の環境下で含浸させた後に、コラーゲンをゲル化した。その結果、播種した血管平滑筋細胞はほぼ全てPLLAスポンジに補足されることがわかった。一方、従来の生分解性材料に直接血管平滑筋細胞を播種するモデルではその割合が有意に低いことがわかった。湿式走査型電子顕微鏡を用いて、内腔面を観察したところ、本研究のオリジナルモデルでは平滑な面の形成が認められたが、従来のモデルでは細胞を播種しないPLLAスポンジの表面と同様の状態であることがわかった。さらに、ヒト臍帯静脈内皮細胞を培養液の混合液として血管内腔面に播種したところ、24時間の培養でオリジナルモデルでのみ平滑な血管内皮細胞のmonolayerの形成が認められた。従って、本研究のオリジナルモデルでは短時間で移植可能な小口径の人工血管モデルとして有用なものであることがわかった。今後、本研究で開発した人工血管を培養リアクターで長期培養することによって、動脈用の小口径の人工血管として臨床応用可能か否か検証していく予定である。

研究成果

• [文献書誌] Katsuko S Fukukawa, Takashi Ushida, Kenshi TOITA, Yasuyuki Sakai, Tetsuya Tateishi: "Hybird of Gel-Cultured Smooth Muscle Cells with PLLA Sponge as a Scaffold towards Blood Vessel Regeneration"Cell Transplantation. (in press). (2002)
• [文献書誌] Takashi Ushida, Katsuko FURUKAWA, Kenshi TOITA, Tetsuya TATEISHI: "Three dimensiona seeding of chondrocytes encapsulated in collagen gel into PLLA scaffolds"Cell Transplantation. (in press). (2002)
• [文献書誌] Katsuko FURUKAWA, Takashi USHIDA, Yasuyuki SAKAI, Tetsuya TAKEISHI: "Effects of cytokines on formation of fibroblasts-aggregates for tissue-engineered skin"Materials science & Engineering C. 17(1-2). 59-62 (2001)
• [文献書誌] Sethu RAO, Katsuko FURUKAWA, Tetsuya MIZIMI, Takashi USHIDA, Tetsuya TATEISHI: "SEM analysis of primary murine macrophage cells challenged by PE beads, in vitro and in-vivo UHMPE wear debris and evalluation of subsequent relase of IL-6"Materials science & Engineering C. 17(1-2). 113-117 (2001)
• [文献書誌] Katsuko FURUKAWA, Takashi USHIDA, Takayuki NAGASE, Hideki NAKAMIGAWA, Yakuya NOGUCHI, Tamotsu TAMAKI, Junzo TANAKA, Tetsuya TATEISHI: "Quantitative analysis of cell detachment by shear stress"Materials science & Engineering C. 17(1-2). 55-58 (2001)
• [文献書誌] 古川 克子, 牛田 多加志, 玉木 保, 田中 順三, 立石 哲也: "円錐-平盤型剪断応力負荷装置による血管内皮細胞の接着強度の定量的な解析"日本臨床バイオメカニクス学会誌. 22. 399-404 (2001)
• [文献書誌] Katsuko FURUKAWA, Takashi USHIDA, Yasuyuki SAKAI, Motoyuki SUZUKI, Junzo TANAKA, Tetsuya TATEISHI: "Tissue-engineered skin using aggegates of normal human skin fibroblats and biodegradable material"Journal of Artificial Organs. 4. 353-356 (2001)
• [文献書誌] Yasuyuki SAKAI, Katsuko FURUKAWA, Takashi USHIDA, Tetsuya TATEISHI, Motoyuki SUZUKI: "in vitro organization of biohybird rat liver tissue in corporating growth-factor-and hormone-releasing biodegradable-polymer microcapsules"Cell Transplantation. 10. 479-483 (2001)
• [文献書誌] Katsuko S FURUKAWA, Takashi USHIDA, Yasuyuki SAKAI, Motoyuki SUZUKI, Junzo TANAKA, Tetsuya TATEISHI: "Formation of human fibroblasts-aggregates (spheroids) by rotational culture for tissue-engineered skin"Cell Transplantation. 10. 441-445 (2001)
• [文献書誌] Katsuko FURUKAWA, Takashi USHIDA, Kenshi TOITA, Tetsuya TAKEISHI, Yasuyuki SAKAI: "Rapid formation model of tissue-engineered artificial vascular graft"Biomedical material research in the far east(IV), X.Zhang and Y, Ikada Eds, Kobunshi Kangokai. (in press). (2002)