新発想再生医療技術による完全自己組織大動脈弁の開発研究

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 24659641
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 胸部外科学
• 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: 高見沢 計一 独立行政法人国立循環器病研究センター, 研究所, 研究員 (10163312)
• 研究分担者: 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)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 心臓弁 / 再生医療 / 組織工学 / 移植 / 大動脈弁 / 自己組織

研究概要

大動脈弁用のバルサルバ洞を有する三葉弁形状を作製するのために、生体心臓弁の形状を忠実に再現できる3Dプリンターを用いて型を作った。型を２ヵ月間皮下に埋入することで、コラーゲンと線維芽細胞からなる完全に自家結合組織によるバイオバルブが得られた。拍動流循環回路を用いた生体外実験において、少なくとも10日間の優れた弁機能の耐久性が得られた。バイオバルブをヤギに心尖ー大動脈バイパス法で移植した。僅かな逆流で弁葉の動きはスムーズであった。１月後弁葉は滑らかで白く血栓形成は無かった。機能的で臨床応用の可能性を有する3次元形状心臓弁が設計した型を体内に埋入することで形成できた。

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, Sumikura H, Yamanami M, Matsui Y, Oie T, Kishimoto Y, Arakawa M, Ohmuma 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, Ohnuma K, Moriwaki T, Yamanami M, Oie T, Tatsumi E, Uechi M, Nakayama Y
  • 雑誌名: J Biomed Mater Res B Appl Biomater 巻: 102 ページ: 1038-1045
  • DOI: 10.1002/jbm.b.33086
  • 査読あり
• [雑誌論文] Acceleration of robust "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: 102 ページ: 231-238
  • DOI: 10.1002/jbm.b.32999
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-euclidean stress-free configuration of arteries accounting for curl of axial strips sectioned from vessels (2013)
  • 著者名/発表者名: Takamizawa K, Nakayama Y
  • 雑誌名: J Biomechanical Engineering 巻: 135 ページ: 114505-1-5
  • DOI: 10.1115/1.4025328
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stress distribution in a bilayer elastic model of a coronary artery (2013)
  • 著者名/発表者名: Takamizawa K, Nakayama Y
  • 雑誌名: J Applied Mechanics 巻: 16 ページ: 59-65
  • DOI: 10.1115/1.4007863
  • 査読あり
• [雑誌論文] In vivo evaluation of an in-body, tissue-engeered, 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: 16 ページ: 176-184
  • DOI: 10.1007/s10047-012-0679-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Implamtation study od small-caliver"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] 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
• [学会発表] 3Dプリンターによるバイオバルブ開発の可能性拡大 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中山泰秀, 武輪能明, 上地正実, 神田計一, 川尻英長, 水野壮司, 船山麻理菜, 森脇健司, 逢坂真吾, 田地川勉, 大家智憲, 田中孝晴, 杉浦寿史, 巽英介
  • 学会等名: 第13回日本再生医療学会
  • 発表場所: 京都国際会館
  • 年月日: 20140304-06
• [学会発表] 人工弁の現状と今後の方向性 : 自己組織からなる心臓人工弁Biovalveの開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 武輪能明, 中山泰秀, 山南将志, 熱田祐一, 岸本諭, 伊達数馬, 住倉博仁, 大沼健太郎, 水野壮司, 神田圭一, 田地川勉, 田中孝晴, 妙中義之, 巽英介
  • 学会等名: 第51回日本人工臓器学会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 20130926-29
• [学会発表] 人工弁の今後の方向性 : 3Dプリンターの医療分野での応用 :バイオバルブ開発の3D的発展 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中山泰秀, 武輪能明, 上地正実, 神田圭一, 大家智憲, 大野正順
  • 学会等名: 第51回日本人工臓器学会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 20130926-29
• [学会発表] Systemic application of a completely autologous aortic valved conduit (BIOVALVE type VII) prepared by in body tissue architecture technology in a goat model (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakayama Y, Takewa Y, Sumikura H, Yamanami M, Ohmuma K, Kanda K, Tatsumi E
  • 学会等名: The Society for Heart Valve Disease, 7 th Bienarial Congress
  • 発表場所: イタリア、ベニス
  • 年月日: 20130622-25
• [学会発表] 体内バイオプロセスを用いた移植用自己組織体の自動合成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中山泰秀
  • 学会等名: 有機合成のニュートレンド2013
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 20130204-05
  • 招待講演
• [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, Takewa Y, Sumikura H, Matsui Y, Yamanami M, Kishimoto Y, Arakawa M, Ohmuma K, Tajikawa T, Kansa K, Taenaka Y, Tatsumi E
  • 学会等名: European Society for Artificial Organs
  • 発表場所: ドイツ、ロストック
  • 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, Tsujinaka T
  • 学会等名: European Society for Cardiology 2012
  • 発表場所: ドイツ、ミュンヘン
  • 年月日: 20120825-29
• [学会発表] 生体内組織形成術 : 自分の移植物を自分の体内で作れる新技術 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中山泰秀, 神田圭一, 武輪能明, 上地正実, 渡辺太治, 山南将志
  • 学会等名: 第11回日本再生医療学会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 20120612-14
  • 招待講演
• [学会発表] Development of cardiovascular tissues by in body tissue architecture technology (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakayama Y
  • 学会等名: 第11回日本再生医療学会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 20120612-14
  • 招待講演
• [産業財産権] ステント及びステント付き人工弁 (2013)
  • 発明者名: 中山泰秀
  • 権利者名: 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: 特願2013-010954
  • 出願年月日: 2013-01-24
• [産業財産権] 細胞構造体の製造方法、及び該方法により製造された細胞構造体 (2012)
  • 発明者名: 中山泰秀
  • 権利者名: 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: 特願2012-149993
  • 出願年月日: 2012-07-03
• [産業財産権] 移植用人工組織体製造のための鋳型基材 (2012)
  • 発明者名: 中山泰秀
  • 権利者名: 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: 特願2012-116780
  • 出願年月日: 2012-05-22