| 研究課題/領域番号 |
19H04453
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| 研究機関 | 東京女子医科大学 |
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研究代表者 |
関根 秀一 東京女子医科大学, 医学部, 講師 (60541737)
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| 研究分担者 |
本間 順 東京女子医科大学, 医学部, 助教 (50507366)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 血管床 / 細胞シート / 段階的積層化 / 循環補助 / 血管網導入 / 心筋カフ |
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| 研究実績の概要 |
心筋組織工学における大きな課題は、人工的に作られた3次元心筋組織への酸素供給が不十分であることで、作製組織の厚さが100～200μm程度に制限されてしまうことである。そのため、より厚く、より機能的な心筋組織を作製するためには、血管の成長と形成を制御する技術が必要である。そこで生体内で毛細血管を再構築させるin vivo pre-vascularizationによる血管網導入法を開発し、細胞シート多層化の実現により血液循環の補助を可能とするカフ型立体心筋組織を作製した。拍動する心筋組織をカフとして血管外周へラッピングできるよう、薄くしなやかな血管床を構築するために、1mm厚の成長因子徐放性のゼラチンシートを利用した。それらを大腿動静脈とともに組織癒着防止膜でカプセル化し、ゼラチンゲル内へ未熟な血管を誘導し、さらに増殖因子によって脆弱な微小血管を強固な毛細血管へ成熟させた。2週間のin vivo in incubationの後に、構築された毛細血管への灌流量を増やし成熟血管を安定させる目的で動脈の抹消側を結紮し、さらにin vivo incubationを加えることによって、動脈から毛細血管を介し静脈へ戻る、完全に独立した微小循環を持つ吻合移植あるいは異所への移動が可能な血管床の作製を行った。作製した血管床へ積層化心筋細胞シートを移植し、移植グラフトへ血管が導入された後にさらなる積層化心筋細胞シートの移植を行うことで厚いヒト心筋組織を構築した。作製した血管床へ積層化心筋細胞シートを移植し、移植グラフトへ血管が導入された後にさらなる積層化心筋細胞シートの移植を行うことで厚いヒト心筋組織を構築した。最終的には、薄い血管床で構築した厚い心筋組織を大動脈外周へラッピングすることで、自発的な収縮によって独立した圧力を発生させることができる機能的な心筋カフ(ポンプ)を作ることに成功した。
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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
生体内血管網付与によるヒト立体組織構築技術の開発の課題において、昨年度開発した有利血管床の作製法を用いて、実際に薄い血管床で構築した厚い心筋組織を大動脈外周へラッピングすることで、自発的な収縮によって独立した圧力を発生させることができる機能的な心筋カフ(ポンプ)を作ることに成功した。これらの結果は、循環系をサポートする可能性のあるポンプをTissue engineeringによって作製できることを示した。よって機能的立体組織の作製法の基盤技術開発を達成したことから、本研究はおおむね順調に進展していると考える。
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度以降は、生体外血管網付与によるヒト立体組織構築技術の開発を加速させる。達成目標は開発した生体内埋込み型チャンバーを用いて作製した血管床とバイオリアクターを用い生体外で灌流培養を行えるシステムを改良・改善し、生体外血管床上へのヒト心筋シートの積層と灌流培養による心筋組織作製法の確立とする。空間制御や組織・毛細血管への間欠的パルス加圧負荷など、生体環境を模倣した灌流培養の条件を最適化することで作製組織への血管網構築を促進する。さらにリンパ管網導入法を開発し３次元作製組織の積極的老廃物除去による微小循環の恒常性維持に関する課題に着手する。これらの課題を実現することで組織スケールアップと臓器作製に向けた研究を加速させる。
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