未分化胚性幹細胞を用いた生体内分化誘導型小口径ハイブリッド型人工血管の開発

2004 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15390421
• 研究機関: 京都府立医科大学
• 研究代表者: 神田 圭一 京都府立医科大学, 医学研究科, 助手 (60295649)
• 研究分担者: 中山 泰秀 国立循環器病センター研究所, 生体工学部, 室長 (50250262)
• キーワード: ハイブリッド型人工血管 / ES細胞 / マウスヌードラット / 小口径人工血管 / 再生医療 / 血管接合具 / ポリウレタン / Homodynamic Stress

研究概要

ES細胞を人工基材に組み込んだハイブリッド型人工血管モデルを開発し、ES細胞の循環系人工臓器への適用の可能性を検討している。マウスES細胞を内径1.5mmのポリウレタン製人工血管内腔面に播種し、ヌードラットの腹部大動脈に移植した。植え込み後グラフト内腔面には組み込んだES細胞が生着していた(LacZで確認)。さらに移植後1週間後には、グラフトの内腔面に形成された血栓層内でもES細胞の存在が確認できた。これら細胞の一部はLacZとPCAM-1の二重染色で陽性であり、植え込み時に比べて血管内皮細胞に近い性質を持つ可能性があった。植え込まれたES細胞が直接生体内で血液と力学的ストレスに曝された結果生体内でさらなる分化誘導を受けて血管壁細胞に近づきつつある過程を示唆するものであった。
また本年はin vitroにおける培養系でグラフトに拍動流を負荷するシステムを開発した。この装置を用いて体外で力学的ストレスを負荷する事により、生体内で認められたと同様の分化誘導が再現できるかどうかの検証にも着手した。現時点で行っている予備的実験では、グラフト内のES細胞がずり応力と周期的伸縮性ストレスの2種の力学的ストレスを受けることにより、それぞれ細胞の存在部位に応じて最内腔面ではPCAM-1陽性細胞に、壁内ではSMA陽性細胞に変化する事が観察された。すなはち生体血管の階層構造に類似した構築(内膜-内皮細胞、中膜-平滑筋細胞)が形成されつつある過程と考える事も出来る。このことによりin vivoだけでなくin vitroにおいてもハイブリッド型人工血管の成熟度を変化させる事が出来る可能性が示唆された。
本年は血管壁の基材として人工物ではなく、宿主由来組織からなる結合組織管を用いてES細胞の接着性を高め、長期生着を得る試みを推進し、同時にin vitroにおける再構築化に向けての研究を行う予定である。

研究成果

• [雑誌論文] 自家結合組織のみから形成した小口径人工血管の開発 (2005)
  • 著者名/発表者名: 渡辺太治, 中山泰秀, 周えつみん, 岡本吉弘, 根本泰, 神田圭一, 夜久均
  • 雑誌名: 日本心臓血管外科学会雑誌 Vol.34 Suppl ページ: 459
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 小口径人工血管無縫合吻合デバイスの開発とシステム化 (2005)
  • 著者名/発表者名: 坂井修, 中山泰秀, 神田圭一, 岡本吉弘, 根本泰, 渡辺太治, 夜久均
  • 雑誌名: 日本心臓血管外科学会雑誌 Vol.34 Suppl ページ: 457
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] ハイブリッド型人工血管モデルにおけるES細胞の生体内分化誘導 (2005)
  • 著者名/発表者名: 坂井修, 中山泰秀, 山下潤, 伊藤裕, 岡本吉弘, 根本泰, 渡辺太治, 神田圭一, 夜久均
  • 雑誌名: 日本心臓血管外科学会雑誌 Vol.34 Suppl ページ: 458
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] ES細胞から血管壁構成細胞への力学的分化誘導 (2005)
  • 著者名/発表者名: 黄海瑛, 中山泰亮, 山本希美子, 安藤穣二, 山下潤, 伊藤裕, 神田圭一, 岡本吉弘, 根本泰, 中山泰秀
  • 雑誌名: 再生医療 Vol.4 Suppl ページ: 184
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] In vitro pulsatile flow loading can induce the differentiation from embryonic stem (ES) cells to vascular wall cells (2005)
  • 著者名/発表者名: Haiying Huang, Yasuhide Nakayama, Kairong Qin, Kimiko Yamamoto, Joji Ando, Jun Yamashita, Itoh Hiroshi, Keiichi Kanda, Hitoshi Yaku, Yoshihiro Okamoto, MS6, Yasushi Ne
  • 雑誌名: Journal of Artificial Organs (In press)
• [雑誌論文] Development of Sutureless Vascular Connecting System for Easy Implantation of Small Caliber Artificial Grafts (2005)
  • 著者名/発表者名: Osamu Sakai, Yasuhide Nakayama, Yasushi Nemoto, Yoshihiro Okamoto, Taiji Watanabe, Keiichi Kanda, Hitoshi Yaku
  • 雑誌名: Journal of Artificial Organs (In press)
• [雑誌論文] 小口径バイオチューブ人工血管でのES細胞の分化誘導 (2005)
  • 著者名/発表者名: 坂井修, 中山泰秀, 黄海瑛, 岡本吉弘, 根本泰, 山下潤, 伊藤裕, 安藤穣二, 神田圭一, 夜久均
  • 雑誌名: 再生医療 Vol.14 Suppl ページ: 221
• [雑誌論文] ES細胞から血管壁構成細胞への力学的分化誘導 (2005)
  • 著者名/発表者名: 渡辺太治, 中山泰亮, 黄海瑛, 坂井修, 岡本吉弘, 根本泰, 中山泰秀, 神田圭一, 夜久均
  • 雑誌名: 再生医療 Vol.4 Suppl ページ: 220
• [雑誌論文] バイオチューブ人工血管の開発-実験動物移植の予備的検討- (2004)
  • 著者名/発表者名: 渡辺太治, 中山泰秀, 坂井修, 神田圭一, 夜久均
  • 雑誌名: 日本人工臓器学会雑誌 Vol.32-2 ページ: S170
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] ハイブリッド型人工血管の開発をめざす、in vitro拍動流負荷によるES細胞の血管壁構成細胞への力学的分化誘導 (2004)
  • 著者名/発表者名: 黄海瑛, 西田真美, 中山泰亮, 山本希美子, 安藤穣二, 山下潤, 伊藤裕, 神田圭一, 岡本吉弘, 根本泰, 夜久均
  • 雑誌名: 日本人工臓器学会雑誌 Vol.32-2 ページ: S171
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] ハイブリッド型人工血管モデルにおけるES細胞の動態観察-生体内Hemodynamic Stressによる影響について- (2004)
  • 著者名/発表者名: 神田圭一, 中山泰秀, 山下潤, 伊藤裕, 岡本吉弘, 坂井修, 夜久均
  • 雑誌名: 日本人工臓器学会雑誌 Vol.32-2 ページ: S139
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] In vivo tissue-engineered small-caliber arterial graft prosthesis consisting of autologous tissue (Biotube) (2004)
  • 著者名/発表者名: Nakayama Y, Ishibashi-Ueda H, Takamizawa K
  • 雑誌名: Cell Transplantation Vol.13 ページ: 439
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] ハイブリッド型人工血管の開発をめざす、in vitro拍動流負荷によるES細胞の血管壁構成細胞への力学的分化誘導 (2004)
  • 著者名/発表者名: 坂井修, 中山泰秀, 服部裕美, 岡本吉弘, 根本泰, 渡辺太治, 神田圭一, 夜久均
  • 雑誌名: 日本人工臓器学会雑誌 Vol.32-2 ページ: S170
• [雑誌論文] ハイブリッド型人工血管モデルにおけるES細胞の動態観察-生体内Hemodynamic Stressによる影響について- (2004)
  • 著者名/発表者名: 神田圭一, 中山泰秀, 山下潤, 伊藤裕, 岡本吉弘, 坂井修, 夜久均
  • 雑誌名: 日本血管外科学会雑誌 Vol.32-3 ページ: S139
• [産業財産権] 細胞分化誘導法 (2005)
  • 発明者名: 中山 泰秀, 黄 海瑛, 安藤 譲二, 山下 潤, 伊藤 裕, 神田 圭一, 岡本 吉弘, 根本 泰
  • 権利者名: 国立循環器病センター総長, 株式会社ブリヂストン
  • 産業財産権番号: 特願2005-066683
  • 出願年月日: 2005-03-10
• [産業財産権] 生体脈管と容易に縫合が可能な脈管代替物 (2004)
  • 発明者名: 中山 泰秀, 神田 圭一
  • 権利者名: 国立循環器病センター総長, 株式会社ブリヂストン
  • 産業財産権番号: 特願2004-335754
  • 出願年月日: 2004-11-19