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2016 年度 実績報告書

次世代型自家組織由来心臓弁グラフト(バイオバルブ)の開発研究

研究課題

研究課題/領域番号 15H04940
研究機関国立研究開発法人国立循環器病研究センター

研究代表者

武輪 能明  国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 室長 (20332405)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
キーワード心臓弁膜症 / 人工弁 / 自家組織 / 組織工学 / 再生医療
研究実績の概要

1)バイオバルブステントの、大動物を用いた長期性能評価
成ヤギを麻酔下、手術的にバイオバルブ作製用鋳型に金属ステントを組み込んだもの複数個皮下に埋入した。1-2ヶ月後に周囲に形成された皮下組織体と共に作製用基材を取り出し、鋳型を除去してバイオバルブステントを得た。それを用いて経カテーテル的方法(Apical approach)により、大動物(成ヤギ)の大動脈(TAVI)および肺動脈(TPVI)に移植した。その後慢性実験に移行し、動脈圧負荷状態で性能を1-6ヶ月間継続的に評価した。作製したバイオバルブステントはTAVIおよびTPVIにより留置可能であった。また、弁の機能は良好に経過し、6ヶ月以上安定して機能することが示された。組織学的には血栓や切開の所見もほとんど無く、自家細胞が、血液接触面を内皮細胞様に被覆し、内部にも徐々に侵入する所見が捉えられた。
2)開心術用人工弁の、大動物を用いた急性実験による基本性能評価
実験方法:成ヤギを麻酔下、手術的にバイオバルブ作製用鋳型を複数個皮下に埋入し、1-2ヶ月後摘出しバイオバルブ (補強リング付き)を得た。開胸、心停止体外循環下に大動脈弁置換術を行った。作製した開心術用バイオバルブは手術的に大動脈弁位に留置可能であった。実験中血行動態は安定し、弁は良好に機能した。
3)ヤギ成長モデルを用いた、バイオチューブの成長性の検討
生後約2ヶ月、体重15 kg前後の仔ヤギの頸部皮下に、バイオチューブ作製用鋳型を複数個埋入した。1ヶ月後に皮下組織体と共に作製用鋳型を取り出しトリミングしバイオチューブを得て、頸動脈を血流遮断後切断し、断端部にバイオチューブの両端を端端吻合して移植した。その後頸動脈エコーや血管造影で、バイオチューブのサイズおよび血流量をモニターしたところ、血流は良好で、血管径が経時的に増大する傾向が捉えられた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初より、平成28年度から29年度にかけて、1)バイオバルブステントの、大動物を用いた長期性能評価、2)開心術用人工弁の、大動物を用いた急性実験による基本性能評価、3)ヤギ成長モデルを用いた、バイオチューブの成長性の検討を行うこととしており、概ね目標を達成した。

今後の研究の推進方策

平成29年度は、28年度に引き続き3)ヤギ成長モデルを用いた、バイオチューブの成長性の検討を行うと共に、4)Full root typeの、大動物を用いた急性実験による基本性能評価および長期性能評価を行う。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 10件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Development of a stent-biovalve with round-shaped leaflets: in vitro hydrodynamic evaluation for transcatheter pulmonary valve implantation (TPVI).2016

    • 著者名/発表者名
      Sumikura H, Nakayama Y, Ohnuma K, Takewa Y, Tatsumi E.
    • 雑誌名

      J Artif Organs

      巻: 19(4) ページ: 357-363

    • DOI

      10.1007/s10047-016-0909-6

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Mechanical properties of human autologous tubular connective tissues (human biotubes) obtained from patients undergoing peritoneal dialysis.2016

    • 著者名/発表者名
      Nakayama Y, Kaneko Y, Takewa Y, Okumura N.
    • 雑誌名

      J Biomed Mater Res B Appl Biomater.

      巻: 104(7) ページ: 1431-1437

    • DOI

      10.1002/jbm.b.33495

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 生体内組織形成術で作製した心臓弁の長期移植評価と生きたグラフトとしての可能性の検討2017

    • 著者名/発表者名
      武輪能明、中山泰秀、住倉博仁、飯塚 慶、秋山大地、片桐伸将、竹下大輔、妙中義之、巽 英介
    • 学会等名
      第16回日本再生医療学会総会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2017-03-07 – 2017-03-09
  • [学会発表] 自家組織からなる心臓弁の 長期移植評価と組織学的検討2017

    • 著者名/発表者名
      武輪能明、中山泰秀、住倉博仁、飯塚 慶、秋山大地、片桐伸将、竹下大輔、妙中義之、巽 英介
    • 学会等名
      第16回日本再生医療学会総会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2017-03-07 – 2017-03-09
  • [学会発表] Longterm Evaluation of a Novel Autologous Tissue Heart Valve.2017

    • 著者名/発表者名
      Takewa Y, Nakayama Y, Sumikura H, Iizuka K, Akiyama D, Tatsumi E.
    • 学会等名
      The Heart Valve Society Scientific Meeting 2016
    • 発表場所
      モナコ
    • 年月日
      2017-03-02 – 2017-03-04
    • 国際学会
  • [学会発表] Biovalve type SC: In vivo tissue-engineered autologous 3D heart valvular tissue. Mold design, excellent mechanical properties, valvular functions and in vivo performances2017

    • 著者名/発表者名
      Nakayama Y, Takewa Y, Sumikura H, Moriwaki T, Furukoshi M, Funayama M, Tatsumi E
    • 学会等名
      The Heart Valve Society Scientific Meeting 2016
    • 発表場所
      モナコ
    • 年月日
      2017-03-02 – 2017-03-04
    • 国際学会
  • [学会発表] 成長に対応可能な心臓血管外科手術用グラフトの開発2017

    • 著者名/発表者名
      武輪能明、中山泰秀、住倉博仁、飯塚 慶、秋山大地、妙中義之、巽 英介
    • 学会等名
      第47回日本心臓血管外科学会学術総会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2017-02-27 – 2017-03-01
  • [学会発表] バイオバルブ心臓弁の長期移植評価と生きたグラフトとしての可能性の検討2016

    • 著者名/発表者名
      武輪能明、中山泰秀、住倉博仁、飯塚 慶、秋山大地、片桐伸将、竹下大輔、小崎智史、妙中義之、巽 英介
    • 学会等名
      第54回日本人工臓器学会大会
    • 発表場所
      米子
    • 年月日
      2016-11-23 – 2016-11-25
  • [学会発表] 皮下に埋植して作製した生体人工弁は次世代の代替心臓弁になり得るか?2016

    • 著者名/発表者名
      武輪能明、中山泰秀、住倉博仁、飯塚 慶、秋山大地、片桐伸将、竹下大輔、妙中義之、巽 英介
    • 学会等名
      第54回日本人工臓器学会大会
    • 発表場所
      米子
    • 年月日
      2016-11-23 – 2016-11-25
  • [学会発表] Long-term evaluation of a novel a autologous bioprosthetic valve as a vital graft.2016

    • 著者名/発表者名
      Takewa Y, Nakayama Y, Sumikura H, Iizuka K, Akiyama D, Kozaki S, Tatsumi E.
    • 学会等名
      American Heart Association Scientific Sessions 2016
    • 発表場所
      ニューオリンズ
    • 年月日
      2016-11-12 – 2016-11-16
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of various autologous bioprosthetic grafts with a unique in-body tissue engineering.2016

    • 著者名/発表者名
      Takewa Y
    • 学会等名
      Annual Congress of the European Society for Artificial Organs
    • 発表場所
      ワルシャワ
    • 年月日
      2016-09-14 – 2016-09-17
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Long term evaluation of a novel versatile bioprosthetic valve made by autologous tissues.2016

    • 著者名/発表者名
      Takewa Y, Nakayama Y, Sumikura H, Iizuka K, Akiyama D, Tatsumi E.
    • 学会等名
      Annual Congress of the European Society for Artificial Organs
    • 発表場所
      ワルシャワ
    • 年月日
      2016-09-14 – 2016-09-17
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of biotube and biovalve made of autologous tissues.2016

    • 著者名/発表者名
      Takewa Y
    • 学会等名
      Annual Congress of the European Society for Artificial Organs
    • 発表場所
      ワルシャワ
    • 年月日
      2016-09-14 – 2016-09-17
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A novel autologous heart valve with growth potential.2016

    • 著者名/発表者名
      Takewa Y, Nakayama Y, Sumikura H, Naito N, Iizuka K, Kanda K, Tatsumi E.
    • 学会等名
      European Society of Cardiology Congress 2016
    • 発表場所
      ローマ
    • 年月日
      2016-08-27 – 2016-08-31
    • 国際学会
  • [学会発表] A novel autologous heart valve with in-body tissue engineering.2016

    • 著者名/発表者名
      Takewa Y, Nakayama Y, Sumikura H, Iizuka K, Akiyama D, Taenaka Y, Tatsumi E.
    • 学会等名
      Annual Conference of the Asia-Pacific Society for Artificial Organs.
    • 発表場所
      天津
    • 年月日
      2016-08-27 – 2016-08-27
    • 国際学会
  • [学会発表] A feasibility study of a novel autologous heart valve.2016

    • 著者名/発表者名
      Takewa Y, Nakayama Y, Sumikura H, Naito, Tatsumi E.
    • 学会等名
      Annual Conference of American Society for Artificial Internal Organs (ASAIO)
    • 発表場所
      サンフランシスコ
    • 年月日
      2016-06-15 – 2016-06-18
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of a novel autologous bioprosthesis2016

    • 著者名/発表者名
      Takewa Y, Nakayama Y, Sumikura H, Naito, Tatsumi E.
    • 学会等名
      International Congress of the European Society for Cardiovascular and Endovascular Surgery (65)
    • 発表場所
      ベオグラード
    • 年月日
      2016-04-21 – 2016-04-24
    • 国際学会

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公開日: 2018-01-16  

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