セルフリーデバイスの開発と体内バイオプロセスに基づくもう一つの再生医療技術の確立

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23360374
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物機能・バイオプロセス
• 研究機関: 独立行政法人国立循環器病研究センター
• 研究代表者: 中山 泰秀 独立行政法人国立循環器病研究センター, 研究所, 室長 (50250262)
• 研究分担者: 武輪 能明 独立行政法人国立循環器病研究センター, 研究所, 室長 (20332405) ; 上地 正実 日本大学, 生物資源科学部, 教授 (90296426) ; 神田 圭一 京都府立医科大学, 医学研究科, 講師 (60295649) ; 渡辺 太治 京都府立医科大学, 医学研究科, 助教 (20448723)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 再生医療 / 生体内組織形成 / バイオリアクター / バイオプロセス / バイオバルブ / バイオチューブ / セルフリーデバイス / 体内組織工学

研究概要

組織工学技術は循環器移植物の開発に将来重要な役割を果たすであろう。生体外での組織工学による組織体開発のための多くの研究は、足場材料、細胞培養、培養環境に主眼が置かれている。一方、実際的な再生医療として、本研究はセルフリーデバイスの開発を行った。完全に自己組織からなる生体内組織工学的組織体には人工物を含まず、生体内組織形成術に基づく。組織形成は設計工学や光工学的なアプローチで促進され、生体適合性は材料設計によって得られた。また、3Dプリンターを用いたデバイスによって弁葉組織体を作製して、生体外機能耐久性評価を行った後、ヤギに移植し、臨床応用の可能性を得た。

研究成果

• [雑誌論文] In-body tissue engineered aortic valve (Biovalve type VII) architecture based on 3D printer molding (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakayama Y, Takewa Y, Sumukura H, Yamanami M, Matsui Y, Oie T, Kishimoto Y, Arakawa M, Ohnuma K, Kanda K, Tatsumi E
  • 雑誌名: J Biomed Mater Res B Appl Biomater 巻: (in press)
  • DOI: 10.1002/jbm.b.33186
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation of an autologous heart valve with a stent (stent biovalve) using the stent eversion method (2014)
  • 著者名/発表者名: Mizuno T, Takewa Y, Sumikura H, Ohmuma K, Moriwaki T, Yamanami M, Oie T, Tatsumi E, Uechi M, Nakayama Y
  • 雑誌名: J Biomed Mater Res B Appl Biomater 巻: (in press)
  • DOI: 10.1002/jbmr.b.33086
  • 査読あり
• [雑誌論文] In vitro evaluation of a novel autologous aortic valve (Biovalve) with a pulsatile circulation circuit (2014)
  • 著者名/発表者名: Sumikura H, Nakayama Y, Ohmuma K, Takewa Y, Tastumi E
  • 雑誌名: Artif Organs 巻: (in press)
  • DOI: 10.1111/aor.12173
  • 査読あり
• [雑誌論文] Acceleration of rubust "biotube" vascular graft fabrication by in-body tissue architecture technology using a novel eosin Y-releasing mold (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakayama Y, Tsujinaka T
  • 雑誌名: J Biomed Mater Res B Appl Biomater 巻: 102B ページ: 231-238
  • DOI: 10.1002/jbm.b.32999
  • 査読あり
• [雑誌論文] The effect of electrically charged polyion complex nanoparticle-coated surfaces on adipose-derived stromal progenitor cell behavior (2013)
  • 著者名/発表者名: Iwai R, Nemoto Y, Nakayama Y
  • 雑誌名: Biomaterilals 巻: 34 ページ: 9096-9102
  • DOI: 10.1016/j.biomaterials.2013.08.027
  • 査読あり
• [雑誌論文] In vivo evaluation of an in-body, tissue-engineered, completely autologous valved conduit (biovalve type VI) as an aortic valve in a goat model (2013)
  • 著者名/発表者名: Takewa Y, Yamanami M, Kishimoto Y, Arakawa M, Kanda K, Matsui Y, Oie T, Ishibashi-Ueda H, Tajikawa T, Ohba K, Yaku H, Taenaka Y, Tatsumi E, Nakayama Y
  • 雑誌名: J Artif Organs 巻: 25 ページ: 176-184
  • DOI: 10.1007/s10047-012-0679-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced transfection efficiency of poly(N, N-dimethylaminoethyl methacrylate)-based deposition transfection by combination with tris(hydroxymethyl)aminomethane (2013)
  • 著者名/発表者名: Iwai R, Haruki R, Nemoto Y, Nakayama Y
  • 雑誌名: Bioconjugate Chem 巻: 24 ページ: 159-166
  • DOI: 10.1021/bc300317e
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface density mapping of natural tissue by a scanning haptic microscope (SHM) (2013)
  • 著者名/発表者名: Moriwaki T, Oie T, Takamizawa K, Murayama Y, Fukuda T, Omata S, Nakayama Y
  • 雑誌名: J Med Eng Technol 巻: 37 ページ: 96-101
  • DOI: 10.3109/03091902.2012.747008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Implantation study of small-caliber "biotube" vascular grafts in a rat model (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamanami M, Ishibashi-Ueda H, Yamamoto A, Iida H, Watanabe T, Kanda K, Yaku H, Nakayama Y
  • 雑誌名: J Artif Organs 巻: 16 ページ: 59-65
  • DOI: 10.1007/s10047-012-0676-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of local elastic distribution in aortic tissues under static strain condition by use of a scanning haptic microscope (2013)
  • 著者名/発表者名: Moriwaki T, Oie T, Takamizawa K, Murayama Y, Fukuda T, Omata S, Nakayama Y
  • 雑誌名: J Artif Organs 巻: 16 ページ: 91-97
  • DOI: 10.1007/s10047-012-0674-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deposition gene transfection using bioconjugates of DNA and thermoresponsive cationic homopolymer (2012)
  • 著者名/発表者名: Iwai R, Kusakabe S, Nemoto Y, Nakayama Y
  • 雑誌名: Bioconjugate Chem 巻: 23 ページ: 751-757
  • DOI: 10.1021/bc2005768
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hyperbranched polymeric "star vectors" for effective DNA or siRNA delivery (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakayama Y
  • 雑誌名: Acc Chem Res 巻: 45 ページ: 994-1004
  • DOI: 10.1021/ar200220t
  • 査読あり
• [雑誌論文] Water-soluble argatroban for antithrpmbogenic surface coating of tissue-engineered cardiovascular tissues (2011)
  • 著者名/発表者名: Nakayama Y, Yamaoka S, Yamanami M, Fujiwara M, Uechi M, Takamizawa K, Ishibashi-Ueda H, Nakamichi M, Uchida K, Watanabe T, Kanda K, Yaku H.
  • 雑誌名: J Biomed Mater Res B Appl Biomater 巻: 99 ページ: 420-430
  • DOI: 10.1002/jbm.b.31914
  • 査読あり
• [雑誌論文] Variations in local elastic modulus along the length of the aorta as observed by use of a scanning haptic microscope (SHM) (2011)
  • 著者名/発表者名: Moriwaki T, Oie T, Takamizawa K, Murayama Y, Fukuda T, Omata S, Kanda K, Nakayama Y
  • 雑誌名: J Artif Organs 巻: 14 ページ: 276-283
  • DOI: 10.1007/s10047-011-0596-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation of well-difined poly(ether-ester) macromers : photogelation and biodegradability (2011)
  • 著者名/発表者名: Nakayama Y, Okuda K, Takamizawa K, Nakayama A
  • 雑誌名: Acta Biomater 巻: 7 ページ: 1496-1503
  • DOI: 10.1016/j.actbio.2010.11.023
  • 査読あり
• [雑誌論文] A completely autologous valved conduit prepared in the open form of trileaflets (type VI biovalve) : mold design and valve function in vitro (2011)
  • 著者名/発表者名: Nakayama Y, Yahata Y, Yamanami M, Tajikawa T, Ohba K, Kanda K, Yaku H
  • 雑誌名: J Biomed Mater Res B Appl Biomater 巻: 99 ページ: 135-141
  • DOI: 10.1002/jbm.b.31880
  • 査読あり
• [学会発表] In Vivo-Tissue Engineered Autologous Aortic Valved Conduits (BIOVALVEs type VII) : Preparation and Evaluation (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakayama Y
  • 学会等名: European Society for Artificial Organs
  • 発表場所: Rostock, Germany
  • 年月日: 20120926-29
• [学会発表] Completely autologous biotube vascular grafts : eosin Y significantly promoted in vivo formation of functional biotubes in a short term (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakayama Y
  • 学会等名: European Society for Artificial Organs
  • 発表場所: Rostock, Germany
  • 年月日: 20120926-29
• [学会発表] In vitro And In Vivo Performance of A Completely Autologous Aortic Valved Conduit (BIOVALVE Type VII) Prepared By In Body Tissue Architecture Technology Using A Novel Separable Mold (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakayama Y
  • 学会等名: American Heart Association 2012
  • 発表場所: Los Angeles, USA
  • 年月日: 2012-11-03
• [学会発表] Successful aortic valve implantation using an in-body tissue-engineered, completely autologous valved conduit (biovalve) in a goat model (2011)
  • 著者名/発表者名: Takewa Y
  • 学会等名: American Heart Association Scientific Session 2011
  • 発表場所: Orando, USA
  • 年月日: 20111112-16
• [学会発表] Trancatheter implantation of autologous in vivo tissue-engineered, valved stents (biovalved stents) in the pulmonary position in a beagle model (2011)
  • 著者名/発表者名: Uechi M
  • 学会等名: American Heart Association Scientific Session 2011
  • 発表場所: Orando, USA
  • 年月日: 20111112-16
• [学会発表] Development of microporous self-expanding stents grafts for treating cerebral aneurysms - designing microporous to control intimal hyperplasia (2011)
  • 著者名/発表者名: Nakayama Y
  • 学会等名: 38th ESAO
  • 発表場所: Porto
  • 年月日: 20111009-12
• [学会発表] Direct in vivo observation of leaflet tissue formation for biovalve (2011)
  • 著者名/発表者名: Nakayama Y
  • 学会等名: 38th ESAO
  • 発表場所: Porto
  • 年月日: 20111009-12
• [学会発表] Architecture design of a novel separable mold to obtain autologous tissue heart valves "biovalves" non-invasively (2011)
  • 著者名/発表者名: Nakayama Y
  • 学会等名: 38th ESAO
  • 発表場所: Porto
  • 年月日: 20111009-12
• [学会発表] Successful replacement of beagle pulmonary valves by in vivo tisste-engineered valved-conduits with the sinus of valsalva (biovalves) (2011)
  • 著者名/発表者名: Yamanami M,Nakayama Y
  • 学会等名: ESC 2011
  • 発表場所: Paris
  • 年月日: 20110827-31
• [図書] 再生医療叢書 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中山泰秀
  • 総ページ数: 128-148
  • 出版者: 朝倉書店
• [図書] 化学工業 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中山泰秀
  • 総ページ数: 35-41
  • 出版者: 化学工業社
• [産業財産権] Base Material for Forming Valved Lumen Shape Tissue, Method for Producing Valved Lumen Shape Tissue, and Valved Artificial Blood Vessel (2012)
  • 発明者名: Y. Nakayama, T. Oie
  • 権利者名: National Cerebral and Cardiovascular Center
  • 産業財産権種類: US Patent
  • 産業財産権番号: 13/390,480
  • 出願年月日: 2012-02-15
  • 外国
• [産業財産権] 弁付き管腔形成形状組織形成用基材,管腔形状組織形成用基材,膜状組織形成用基材,生体組織形成観察装置,生体組織変化観察装置,弁付き管腔形状組織の生産方法,管腔形状組織の生産方法,膜状組織の生産方法,及び生体組織の形成方法 (2011)
  • 発明者名: 中山泰秀,大家智憲
  • 権利者名: 独立行政法人国立循環器病研究センター,新幹工業株式会社
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2011-197657
  • 出願年月日: 2011-09-09
• [産業財産権] 弁付きステント,弁付きステント形成用基材,及び弁付きステントの製造方法 (2011)
  • 発明者名: 中山泰秀,大家智憲
  • 権利者名: 独立行政法人国立循環器病研究センター,新幹工業株式会社
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2011-197663
  • 出願年月日: 2011-09-09
• [産業財産権] 組織体の製造方法及び組織体形成用基材 (2011)
  • 発明者名: 中山泰秀,大家智憲
  • 権利者名: 独立行政法人国立循環器病研究センター,新幹工業株式会社
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2011-233393
  • 出願年月日: 2011-10-26
• [産業財産権] 弁付き管腔形状組織形成用基材,弁付き管腔形状組織の生産方法,及び弁付き人工血管 (2011)
  • 発明者名: 中山泰秀,大家智憲
  • 権利者名: 独立行政法人国立循環器病研究センター
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: PCT/JP2011/76372
  • 出願年月日: 2011-11-15
  • 外国