内皮前駆細胞を用いる組織工学的アプローチによる経皮的血管組織再建技術の創製

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14658293
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 松田 武久 九州大学, 大学院・医学研究院, 教授 (60142189)
• 研究分担者: 藤井 康雄 九州大学, 大学院・医学研究院, 助手 (90336032) ; 木戸秋 悟 九州大学, 大学院・医学研究院, 助教授 (10336018)
• キーワード: 内皮前駆細胞 / ステント / 血管壁

研究概要

本研究の目的は組織工学的アプローチで経皮的に細胞およびハイブリッド組織によって血管内腔を内張りして正常組織化する技術を開発する。具体的には、自己の末梢血より内皮前駆細胞を高効率で採取して、市飯のステント、目発中のカバード・ステントおよびバルーン・カテーテルを用いて、病変部位に上記の細胞あるいはハイブリッド組織をデリバーして接着・増殖・移植によって病変部位の内皮化を行う技術の可能性を明らかにする。
具体的には、現在開発中の3つの方式のプロトタイプ技術の有効性をハイブリッド血管壁組織を用いてex vivoによって検証し、これに引き続いての大規模動物実験・前臨床研究への移行の論理的・実験的基盤を確立する。
本研究の要素技術・材料とシステムは下記の通りである。具体的には3つのシステム(下記のタイプI〜III)の有効性をハイブリッド管状・血管を用いて検鉦した。
内皮前駆細胞の単離・純化は、研究代表者らの開発した技術によった。
●タイプI:コラーゲンと前駆細胞を混合・ゲル化させて自己収縮した薄いハイブリッド管状体を作製する。このハイブリッド組織体は極めて弾性的性質を有し、伸長した。
●タイプII:市販の金属ステントにスチレン化ゼラチンおよびカンファキノン(光開始剤)の混合物によりコーティングし、可視光照射によりマトリックス層を固定し、これに前駆細胞を播種して完全被覆した。
●タイプIII:エキシマ・レーザ加工セグメント化ポリウレタン薄膜で被覆したカバード・ステント(開発済・特許化・欧文誌掲載)の内外膜に内皮前駆細胞を包埋した上記の光反応性ゼラチン膜を作製した。
いずれもバルーン・カテーテルに搭載する。線維芽細胞とコラーゲンよりゲル化・自己収縮した管状ハイブリッド組織内に上記のカテーテルを挿入し、拡張し、上記のハイブリッド内皮化組織(タイプI)やステント(タイプIIとIII)を内腔に留置し、培養した。
タイプIに関してはバルーンを拡張して血管に押しつけることによってハイブリッド内皮前駆組織を内張りする。
タイプIIに関しては、留置されたステントからの前駆細胞の移動・増殖により内皮化する。
タイプIIIに関しては、タイプIIよりも複雑であるが、より強力で迅速なる内皮層が形成できる。
Ex vivoでの有効性の判定として、予め細胞蛍光標識剤で前駆細胞を処理しておき、共焦点レーザ走査型顕微鏡(現有)でハイブリッド組織の内腔の内皮化の速度および経時的な分布を調べた結果、本技術の有効性の判定と大規模動物実験への移行の基盤を構築した。

研究成果

• [文献書誌] Satoru Kidoaki, Takehisa Matsuda: "Mechanistic aspects of protein/material interactions probed by atomic force microscopy"Colloids and Surfaces B : Biointerfaces. 23. 153-163 (2002)
• [文献書誌] Houcine Ziani-Cherif, Yusuke Abe, Kou Imachi, Takehisa Matsuda: "Visible-light-induced surface graft polymerization via camphorquinone impregnation technique"J Biomed Mater Res. 59. 386-389 (2002)
• [文献書誌] H.Okino, Y.Nakayama, M.Tanaka, T.Matsuda: "In situ hydrogelation of photocurable gelatin and drug release"J Biomed Mater Res. 59. 233-245 (2002)
• [文献書誌] Takehisa Matsuda: "Device-directic drug delivery systems"Journal of Controlled release. 78. 125-131 (2002)
• [文献書誌] Takahisa Matsuda, Hongbing He: "Newly Designed Compilant Hierarchic Hybrid Vascular Grafts Wrapped with a Microprocessed Elastomeric Film (I) : Fabrication Procedure and Compilance Matching"Cell Transplantation. 11. 67-74 (2002)
• [文献書誌] Hongbing He, Takehisa Matsuda: "Newly designed compilant hierarchic hybrid vascular graft wrapped with microprocessed elastomeric film (II) Morphogenesis and change upon implantation"Cell Transplantation. 11. 75-87 (2002)