バイオ３Ｄプリンタ、幹細胞技術を用いた心血管組織の開発と、組織内細胞動態の解明

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16H02674
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 心臓血管外科学
• 研究機関: 佐賀大学
• 研究代表者: 森田 茂樹 佐賀大学, 医学部, 客員研究員 (70243938)
• 研究分担者: 中山 功一 佐賀大学, 医学部, 教授 (50420609) ; 伊藤 学 佐賀大学, 医学部, 助教 (50555084) ; 野出 孝一 佐賀大学, 医学部, 教授 (80359950) ; 古川 浩二郎 佐賀大学, 医学部, 客員研究員 (90264176) ; 五條 理志 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (90316745) ; 荒井 健一 佐賀大学, 医学部, 特任助教 (40752960) ; 戸田 修二 佐賀大学, 医学部, 教授 (80188755) ; 西田 誉浩 佐賀大学, 医学部, 教授 (50284500) ; 迎 洋輔 佐賀大学, 医学部, 助教 (90746570)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 組織工学 / 幹細胞技術 / 細胞内動態 / 心血管組織 / バイオ３Dプリンタ

研究成果の概要

細胞の自己凝集現象（スフェロイド形成）とスフェロイド同士の融合現象を利用して任意の形状の立体細胞構造体を構築するバイオ３Dプリンタを開発し、心血管組織再生の研究を進めてきた。ヒト人工多能性幹細胞由来心筋細胞を使用して外在性のScaffold(足場材料）を含まない、大型化した拍動する3次元（3D）管状心筋構造体の作製に成功した。またバイオ３Dプリンタで構築した構造体をバイオリアクターで成熟させることで、ヒト正常血圧の10～20倍以上の力学的強度を有する血管構造体を作製し、さらに外科的手法を加える免疫不全ミニブタへの長期移植実験に成功し、移植後のリモデリング、細胞遊走を確認した。

自由記述の分野

心臓血管外科

研究成果の学術的意義や社会的意義

細胞を用いて形態学的特徴、力学的作用を有する移植可能な立体的組織を構築するには、一般的には生体融解性ポリマーなどの細胞のscaffold(足場材料)が必要となる。本研究ではscaffoldを使用することなく、大型化した拍動する3次元（3D）管状心筋構造体の作製に成功し、血管構造体においては大動物への長期移植実験に成功した。末期重症心不全や従来のグラフトが移植不能な末期血管不全などに応用でき多くの人類のhealth careに貢献できる可能性が見い出された。機能的な3次元的組織構築に成功した技術は新規性も高く、自己細胞由来臓器作成医療ビジネスモデル成功の可能性がある。

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