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2018 年度 実績報告書

バイオ3Dプリンティング技術、幹細胞技術を用いた冠動脈バイパス用人工血管の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17H04292
研究機関佐賀大学

研究代表者

伊藤 学  佐賀大学, 医学部, 助教 (50555084)

研究分担者 木塚 貴浩  佐賀大学, 医学部, 医員 (20796487)
荒井 健一  佐賀大学, 医学部, 特任助教 (40752960)
中山 功一  佐賀大学, 医学部, 教授 (50420609)
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)
西田 誉浩  佐賀大学, 医学部, 教授 (50284500) [辞退]
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
キーワード組織工学 / バイオ3Dプリンタ / 血管再生 / 幹細胞技術 / 冠動脈
研究実績の概要

3次元培養での細胞凝集塊=スフェロイドを一つの単位として、細胞のみで任意の立体構造体を構築する組織工学技術を用いた血管再生の研究を進めてきた。血管新生は組織の酸素・栄養供給そして代謝産物や老廃物の運搬のために欠かせない。従って組織工学において血管新生は重要な役割を担うとされる。今回、ヒトiPS 由来血管内皮細胞 (HiPS-EC)とHNDFBの3次元混合型スフェロイドを作成しHNDFBのみのスフェロイドとVEGFの発現の変化を検討した。HiPS-ECとHNDFBの混合型スフェロイド(20000/spheroid)、HNDFBのみのスフェロイド(20000/spheroid)を作成し、VEGF1をプライマーとしRT-PCRを行いmRNAの測定を行った。結果はHNDFBのみのスフェロイドと比較するとHiPS-ECを混合したスフェロイドではVEGF1の発現は優位に減少していた。今後VEGF1の減少に伴うVEGFのタンパク量の変化をWestern Blotによる検討、病理学的検討を行うことで線維芽細胞と内皮細胞の相互作用を検討していきたい。また線維芽細胞を主体とする構造体で、作成する口径や移植部位は当初の予定と異なるが、大動物実験において3か月以上の血流開存を得た。今後さらに血管組織型スフェロイドの最適化や血管様構造体の構築法、成熟方法を確立することで、移植後のより長期的な検証へと発展させたい。

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

ヒトiPS 由来血管内皮細胞 (HiPS-EC)とHNDFBの3次元混合型スフェロイドを作成し、HNDFBのみのスフェロイドとVEGFの発現の変化を検討できた。線維芽細胞を主体とする構造体であるが、これまで成し得なかった大動物への長期移植実験(3か月以上)に成功しており概ね順調に経過していると判断した。

今後の研究の推進方策

本年度の成果を踏まえ、冠動脈バイパス術に用いるグラフトとして適正な血管組織型スフェロイドの条件(細胞ソース、細胞配合率、培養期間)を絞りたい。また線維芽細胞を主体とする血管様構造体での長期移植実験の成功結果を参考にした上で、混合スフェロイドを用いた構築法、成熟法の改良を引き続き行い、移植後のより長期的な検証へと発展させたい。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] The addition of human iPS cell-derived neural progenitors changes2018

    • 著者名/発表者名
      Mukae Y,Itoh M,Noguchi R,Furukawa K,Arai K,Oyama J,Toda S,Nakayama K,Node
    • 雑誌名

      Tissue and Cell

      巻: 53 ページ: 61-67

    • DOI

      10.1016/j.tice.2018.05.002.

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Fabrication of scaffold-free tubular cardiac constructs using a Bio-3D printer2018

    • 著者名/発表者名
      Arai K, Murata D, Verissimo AR, Mukae Y, Itoh M,et al.
    • 雑誌名

      PLOS ONE 13(12): e0209162

      巻: 13(12) ページ: e0209162

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0209162

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Translational research of scaffold free tubular tissue modeled with Kenzan method Bio-3D Printer for cardiovascular surgery.2018

    • 著者名/発表者名
      Manabu Itoh
    • 学会等名
      5th TERMIS World Congress 2018
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 2-Cl-C.OXT-A Stimulates Contraction through Suppression of PDE Activity in HiPSC-Derived Cardiac Organoids2018

    • 著者名/発表者名
      Kitsuka T, Itoh M, Amamoto S, Arai K, Oyama J, Node K, Nakayama K, Morita S, Nishida T.
    • 学会等名
      AHA Scientific Sessions 2018
    • 国際学会
  • [図書] スキャフォールドフリー小口径細胞製人工血管―臨床2019

    • 著者名/発表者名
      伊藤 学,中山功一
    • 総ページ数
      86(3):291-295
    • 出版者
      腎と透析
  • [図書] バイオ3Dプリンタを用いた次世代型透析用人工血管の開発2018

    • 著者名/発表者名
      伊藤 学
    • 総ページ数
      33:328-331
    • 出版者
      日本透析医会雑誌

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公開日: 2019-12-27  

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