| 研究課題/領域番号 |
17K10742
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| 研究機関 | 日本医科大学 |
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研究代表者 |
宮城 泰雄 日本医科大学, 医学部, 講師 (00350116)
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| 研究分担者 |
丸山 光紀 日本医科大学, 医学部, 講師 (30333123)
藤井 正大 日本医科大学, 医学部, 准教授 (60297926)
時田 祐吉 日本医科大学, 医学部, 講師 (20386189)
太良 修平 日本医科大学, 医学部, 講師 (80465319)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 心筋再生医療 / 心不全 / 医工学 / バイオマテリアル / 細胞治療 |
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| 研究実績の概要 |
これまでの再生医療の臨床応用もしくは、基礎分野の前臨床研究の中心は、細胞移植にあった。細胞のみを標的組織に注入するという方法論であったが、移植された細胞のほとんどは、細胞死などにより、移植部位には生存できない。生体組織とは、細胞とその周囲環境からなる複合体であ理、細胞だけでは、組織は成り立たず、その細胞周囲環境が必要となる。この周囲環境を細胞外マトリックス（extracellular matrix: ECM）という。ECMには、様々な役割がある事が解っており、細胞生存においても重要である。
近年、このECMの役割を代用できる人工生体素材（バイオマテリアル）の研究が盛んで、多くの分野で既に臨床応用されている。心筋再生医療に最適なバイオマテリアルによるECMが確立されれば、移植された心筋細胞の生着率、生存率が向上し、臨床応用への可能性も高まると確信する。我が国では、細胞シートやジェルタイプのバイオマテリアルは、研究が盛んである。人工ECMは、心臓の作り出す動的環境に耐え得る十分な耐久性と心臓内圧に対抗する強度を有する素材が多い。
最近の循環器系部門の再生医療の多くの研究において、このような人工ECMが使用されるようになって来た。様々なタイプの人工ECMが使用されているが、本研究でも用いているコラーゲン素材のECMが散見されている。コラーゲンは、組織生体適合性があるだけでなく、時間と共に加水分解されるため、異物として残存する事も無いという利点が挙げられる。我々は、コラーゲンのこのような特性を生かし、心筋細胞を人工ECM内で培養し、その心筋細胞外マトリックスグラフトを作製する事により、移植後心筋細胞の生着率を目指し、本研究を立ち上げた。
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| 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
研究初年度の目標は、ECMグラフト作成に適したバイオマテリアルの選定とグラフト作成であった。細胞培養を考慮し、コラーゲンベースのECMを使用し、心筋細胞ECMグラフト作製に成功した。
研究次年度の目標は、コラーゲンECMグラフトの移植方法の確立である。ラットを使用した心筋梗塞モデルを作製して、障害心筋の心外膜側にコラーゲンECMグラフトを移植した。このコラーゲンECMグラフトの移植面には、フィブリノゲン及びヒト由来のトロンビン画分を 固着させており、組織への固定が可能である。ラットの拍動する心筋上であっても、コラーゲンECMグラフトは、十分固定された。現在、心臓超音波検査により、グラフト移植部の変化を継時的に観察している。グラフトが心筋上に長期間定着することが確認されれば、今後は、コラーゲン内で心筋細胞培養したグラフトを作製し、そのグラフトをラット心筋梗塞モデルに移植する予定である。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成31年度は、これまでの研究成果を踏まえて、心筋細胞ECMグラフトを使用した実験動物による移植実験を開始する。
前年度までの成果より、細胞培養に適したECMは、コラーゲンベースを使用する予定である。また、動物移植に関しては、心筋接触面にフィブリノゲン及びヒト由来のトロンビン画分をコーテイングしたECMを使用することにより、確実に心外膜面に移植可能なことが明らかになった。
これらを踏まえて、ラット心筋梗塞後心不全モデルを使用し、上記の心筋細胞ECMグラフトの心筋梗塞後心不全に対する効果を判定する。
判定方法は、移植前、移植後数週間の継時的な心臓超音波検査による心機能評価を予定している。研究者らは、これまでの留学中の研究で、同様の研究方法を施行しており、確立された方法である。この方法により、心不全から機能的回復が確認されることが期待される。
また、移植後の摘出心臓を用いた病理学的評価も同時に行う。これにより、心筋梗塞後の心筋変性、特に繊維化を評価する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
実験進捗状況が概ね計画書予定に従っていたが、動物実験に関して、やや遅滞が生じていた為、次年度使用額が生じた。
翌年度においては、円滑に動物実験が進められる準備が整った為、昨年度未消化分が使用可能な予定である。
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