組織工学の手法を用いた新しい分岐部人工気管の開発

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25253082
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 中村 達雄 京都大学, 再生医科学研究所, 准教授 (70227908)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 気道再建 / コラーゲン / 人工気管 / 気管分岐部 / 組織工学 / コンポジット / 吻合離開 / 狭窄

研究概要

分岐部気管再建に用いる人工気管のフレームを形成するメッシュの素材として、従来は非吸収性のポリプロピレン製マーレックスメッシュが用いられていた。本研究では、まずその素材を生体内吸収性のポリグリコール酸、ポリ乳酸製のメッシュに変更した人工気管を作製して、ビーグル犬の頚部気管における埋入実験を行った。性能を評価したところ、吸収性のメッシュにコラーゲンを重層した材料でもそれを足場として組織を形成して、air tightな構造物になることがわかった。しかしながら、内腔保持のために入れたステントが気管壁内のメッシュが吸収するにしたがって内腔に脱落してしまうことが判明した。この分解吸収性素材による気管再建の実験は、これまでに例のない試みであったが、内腔保持材料をいかに入れるかという課題が次に残されていることが明らかになった。従来のマーレックスメッシュを用いたY字型の分岐部用の人工気管に関しては、本年度はステントの入れ方を改良したものを作製した。ビーグル犬への埋込み実験で性能を評価する。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

頚部気管用の人工気管はすでに2002年より臨床応用が始まり、甲状腺癌の気管浸潤の患者などに対して使われて、その安全性と有効性が確かめられている。本研究では胸腔内気管、とりわけ気管分岐部で安全に使用できる人工気管の開発を目指している。これまでにコラーゲンと細胞のコンポジットを用いたビーグル犬の動物実験を進めて、当初の計画より良好な所見を得ている。すなわち分岐部気管再建では、問題になる吻合部の離解や狭窄が、これまでの人工気管に比べて少ないことが判明しているからである。

今後の研究の推進方策

・埋込実験を継続しつつ、コラーゲンに含漬させる細胞の最適化を行う。
・分岐部人工気管の再建をN=10程度ビーグル成犬で行い、上皮化、気管壁の組織再生を評価する。
・CT撮影を行い、再建部気管内径の変化を解析し、安全性を確認する。

研究成果

• [雑誌論文] The outcome of pulmonary resection for invasive fungal infection complicating haematological malignancy. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hamaji, M., Cassivi, SD., Shen, KR., Wigle, DA., Allen, MS., Nichols, FC., Deschamps, C.
  • 雑誌名: Eur J Cardiothorac Surg 巻: 45 ページ: e1-5
  • DOI: 10.1093/ejcts/ezt518.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effect of astaxanthin on vocal fold wound healing. (2014)
  • 著者名/発表者名: Mizuta, M., Hirano, S., Ohno, S., Hiwatashi, N., Tateya, I., Kanemaru, S., Nakamura, T., Ito, J.
  • 雑誌名: Laryngoscope. 巻: 124 ページ: E1-7
  • DOI: 10.1002/lary.24197.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A novel surgical marking system for small peripheral lung nodules based on radio frequency identification technology: Feasibility study in a canine model. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kojima, F., Sato, T., Takahata, H., Okada, M., Sugiura, T., Oshiro, O., Date, H., Nakamura, T.
  • 雑誌名: J Thorac Cardiovasc Surg 巻: 147 ページ: 1384-1389
  • DOI: 10.1016/j.jtcvs.2013.05.048.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Restoration of scarred vocal folds using 5 amino acid-deleted type hepatocyte growth factor. (2014)
  • 著者名/発表者名: Mizuta M, Hirano S, Ohno S, Kanemaru SI, Nakamura T, Ito J.
  • 雑誌名: Laryngoscope 巻: 124 ページ: E81-6
  • DOI: 10.1002/lary.24413.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Survival and treatments in patients with incompletely resected thymoma. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hamaji, M., Omasa, M., Chen, F., Yamada, T., Sato, M., Menju, T., Sato, T., Aoyama, A., Sonobe, M., Bando, T., Date, H.
  • 雑誌名: Asian Thoracic and Cardiovascular Annals. 巻: in press ページ: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prior thoracoscopic surgery may improve reoperative pulmonary resection. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hamaji, M., Cassivi, SD., Shen, KR., Allen, MS., Nichols, FC., Deschamps, C., Wigle, DA.
  • 雑誌名: Asian Thoracic and Cardiovascular Annals. 巻: in press ページ: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] Long-term follow-up of autologous bone marrow mononuclear cell transplantation following surgical decompression in a dog with chronic spinal cord injury. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tamura, K., Harada, Y., Kunimi, M., Takemitsu, H., Hara, Y., Nakamura, T., Tagawa, M.
  • 雑誌名: Exp Clin Transplant 巻: in press ページ: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel tracheal prosthesis using in situ Tissue Engineering. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, T., Kojima, F., Sato, T., Hamaji, M., Kaneko, M., Kanemaru, S., Nakada, A., Omori, K., Shigeno, K., Wakatsuki, M., Endo, K.
  • 雑誌名: Int J Artif Organs 巻: 36 ページ: 585
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regeneration of Canine Inferier Alveolar Nerve by Polyglycolic Acid-Collagen Tube with Platelet Rich Plasma. (2013)
  • 著者名/発表者名: Shigeno, K., Kaneko, M., Wakatsuki, M., Nakada, A., Hashimoto, Y., Honda, M., Inada, Y., Nakamura, T.
  • 雑誌名: Int J Artif Organs. 巻: 36 ページ: 571
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sequential Changes of Bone Repairing in Rabbit Skull Defect Implanted Octacalcium Phosphate and Collagen Composite. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kaneko, M., Wakatsuki, M., Shigeno, K., Nakada, A., Nakamura, T.
  • 雑誌名: Int J Artif Organs 巻: 36 ページ: 572
  • 査読あり
• [雑誌論文] Promotion of Bone Repairing by Use of Collagen Scaffold Incorporating Reconbinant Human FGF-2 in Rabbit Skull Defect Model. (2013)
  • 著者名/発表者名: Wakatsuki, M., Kaneko, M.,Nakada, A., Shigeno, K., Nakamura, T.
  • 雑誌名: Int J Artif Organs 巻: 36 ページ: 551
  • 査読あり
• [雑誌論文] Manufacture of a weakly denatured collagen fiber scaffold with excellent biocompatibility and space maintenance ability. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakada, A., Shigeno, K., Sato, T., Kobayashi, T., Wakatsuki, M., Uji, M., Nakamura, T.
  • 雑誌名: Biomed Meter. 巻: 8 ページ: 45010-45019
  • DOI: 10.1088/1748-6041/8/4/045010.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cellular interactions via conditioned media induce in vivo nephron generation from tubular epithelial cells or mesenchymal stem cells. (2013)
  • 著者名/発表者名: Machiguchi, T., Nakamura, T.
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications. 巻: 435 ページ: 327-333
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2013.04.050.
  • 査読あり
• [雑誌論文] 生体内組織再生誘導型の人工気管を用いた気道再建. (2013)
  • 著者名/発表者名: 大森孝一、多田靖宏、野本幸男、谷亜希子、金丸眞一、中村達雄
  • 雑誌名: 再生医療 巻: 12 ページ: 57-63
• [雑誌論文] Evaluation of the use of induced pluripotent stem cells (iPSCs) for the regeneration of tracheal cartilage. (2013)
  • 著者名/発表者名: Imaizumi, M., Nomoto, Y., Sato, Y., Sugino, T., Miyake, M., Wada, I., Nakamura, T., Omori, K.
  • 雑誌名: Cell Transplantation 巻: 22 ページ: 341-353
  • DOI: 10.3727/096368912X653147.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bioengineered trachea using autologous chondrocytes for regeneration of tracheal cartilage in a rabbit model. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nomoto, M., Nomoto, Y., Tada, Y., Tani, A., Otsuki, K., Suzuki, R., Nakamura, T., Omori, K.
  • 雑誌名: Laryngoscope 巻: 123 ページ: 2195-2201
  • DOI: 10.1002/lary.23784.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improvement of eustachian tube function by Tissue-Engineered regeneration of mastoid air cells. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kanemaru, S., Umeda, H., Yamashita, M., Hiraumi, H., Hirano, S., Nakamura, T., Ito, J.:
  • 雑誌名: Laryngoscope. 巻: 123 ページ: 472-476
  • DOI: 10.1002/lary.23626.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functional regeneration of laryngeal muscle using bone marrow-derived stromal cells. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kanemaru, S., Kitani, Y., Ohno, S., Shigemoto, T., Kojima, T., Ishikawa, S., Mizuta, M., Hirano, S., Nakamura, T., Dezawa, M.
  • 雑誌名: Laryngoscope 巻: 123 ページ: 2728-34
  • DOI: 10.1002/lary.24060.
• [雑誌論文] Protracted delay in taste sensation recovery after surgical lingual nerve repair: a case report. (2013)
  • 著者名/発表者名: Seo, K., Inada, Y., Terumitsu, M. Nakamura, T., Shigeno, K., Tanaka, Y., Tsurumaki, T., Kurata, S., Matsuzawa, H.
  • 雑誌名: Journal of Medical Case Reports. 巻: 7 ページ: 77-81
  • DOI: 10.1186/1752-1947-7-77.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intravenous administration of adipose-derived stromal cells does not ameliorate bleomycin-induced lung injury in rats. (2013)
  • 著者名/発表者名: Uji, M., Nakada, A., Nakamura, T.
  • 雑誌名: Open J Regen Med. 巻: 2 ページ: 39-45
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intrahepatic biliary ablation with pure ethanol: an experimental model of biliary atresia. (2013)
  • 著者名/発表者名: Tatekawa, Y., Nakada, A., Nakamura, T.
  • 雑誌名: Surg Today. 巻: 46 ページ: 661-669
  • DOI: 10.1007/s00595-012-0379-2.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regenerative phonosurgical treatments for vocal fold scar and sulcus with basic fibroblast growth factor. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hirano S, Mizuta M, Kaneko M, Tateya I, Kanemaru SI, Ito J.
  • 雑誌名: Laryngoscope 巻: 123 ページ: 2749-55
  • DOI: 10.1002/lary.24092.
  • 査読あり
• [雑誌論文] An incidental and uncommon pulmonary sequestration with an uncommon feeding artery. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hamaji, M., Burt, BM., Ali, SO., Mirkovic, J.
  • 雑誌名: Int J Surg Case Rep 巻: 4 ページ: 861-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] A microthymoma and no germinal centre in myasthenia gravis. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hamaji, M., Vanderlaan, PA., Sugarbaker, DJ., McNamee, CJ.
  • 雑誌名: Eur J Cardiothorac Surg 巻: 44 ページ: 1146-7
  • DOI: 10.1093/ejcts/ezt208.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surgical treatment of metachronous second primary lung cancer after complete resection of non-small cell lung cancer. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hamaji, M., Allen, MS., Cassivi, SD., Deschamps, C., Nichols, FC., Wigle, DA., Shen, KR.
  • 雑誌名: J Thorac Cardiovasc Surg 巻: 145 ページ: 683-90
  • DOI: 10.1016/j.jtcvs.2012.12.051.
  • 査読あり
• [雑誌論文] A personal experience of 2-year general thoracic surgery training programs in Japan and the United States. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hamaji, M., Tanaka, T.
  • 雑誌名: Gen Thorac Cardiovasc Surg 巻: 61 ページ: 139-42
  • DOI: 10.1007/s11748-012-0191-3.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spontaneous diaphragm rupture associated with vaginal delivery. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hamaji, M., Burt, BM., Ali, SO., Cohen. DM.
  • 雑誌名: Gen Thorac Cardiovasc Surg 巻: 61 ページ: 473-5
  • DOI: 10.1007/s11748-012-0146-8.
  • 査読あり
• [学会発表] Novel tracheal prosthesis using in situ Tissue Engineering. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, T., Kojima, F., Sato, T., Hamaji, M., Kaneko, M., Kanemaru, S., Nakada, A., Omori, K., Shigeno, K., Wakatsuki, M., Endo, K.
  • 学会等名: 40th Annual ESAO Congress
  • 発表場所: Scotland (UK)
  • 年月日: 20130911-20130914
• [学会発表] Sequential Changes of Bone Repairing in Rabbit Skull Defect Implanted Octacalcium Phosphate and Collagen Composite. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kaneko, M., Wakatsuki, M., Shigeno, K., Nakada, A., Nakamura, T.
  • 学会等名: 40th Annual ESAO Congress
  • 発表場所: Scotland (UK)
  • 年月日: 20130911-20130914
• [学会発表] Regeneration of Canine Inferier Alveolar Nerve by Polyglycolic Acid-Collagen Tube with Platelet Rich Plasma. (2013)
  • 著者名/発表者名: Shigeno, K., Kaneko, M., Wakatsuki, M., Nakada, A., Hashimoto, Y., Honda, M., Inada, Y., Nakamura, T.
  • 学会等名: 40th Annual ESAO Congress
  • 発表場所: Scotland (UK)
  • 年月日: 20130911-20130914
• [学会発表] Promotion of Bone Repairing by Use of Collagen Scaffold Incorporating Reconbinant Human FGF-2 in Rabbit Skull Defect Model. (2013)
  • 著者名/発表者名: Wakatsuki, M., Kaneko, M.,Nakada, A., Shigeno, K., Nakamura, T.
  • 学会等名: 40th Annual ESAO Congress
  • 発表場所: Scotland (UK)
  • 年月日: 20130911-20130914
• [学会発表] Impact of Transmission Power Variation to the Position Estimation Error Performance of RFID-tag Assisted Surgery Support System． (2013)
  • 著者名/発表者名: Takahata, H., Sugiura, T., Kojima, F., Sato, T., Okada, M., Oshiro, O.
  • 学会等名: The 35th Annual International Conference of the Engineering in Medicine and Biology Society
  • 発表場所: Osaka
  • 年月日: 20130703-20130707
• [学会発表] Sensing Elasticity from the Phase Difference of the Stepper Motor. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kawai, T., Nishio, K., Morita, Y., Nishizawa, Y., Nakamura, T.
  • 学会等名: The 35th Annual International Conference of the Engineering in Medicine and Biology Society
  • 発表場所: Osaka
  • 年月日: 20130703-20130707
• [学会発表] The effect of astaxanthin on vocal fold wound healing. (2013)
  • 著者名/発表者名: Mizuta, M., Hirano, S., Tateya, I., Hiwatashi, N., Kanemaru, S. Ito, J.
  • 学会等名: The 134th American Laryngological Association
  • 発表場所: Orlando (USA)
  • 年月日: 20130410-20130411
• [学会発表] In-Vivo Localization of Micro Radio Frequency Identification Tag: Concept Proof of Novel Surgical Marking System for Small Peripheral Lung Nodule.
  • 著者名/発表者名: Kojima, F., Sato, T., Takahata, H., Okada, M., Sugiura, T., Oshiro, O., Date, H., Nakamura. T.
  • 学会等名: 第２１回アジア胸部心臓血管外科学会
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] Local operated detachable endo-effect of manipulator for endoscopic surgery.
  • 著者名/発表者名: Nishizawa, Y., Kawai, T., Nakamura, T., Suzuki, Y.
  • 学会等名: 2013Society of American Gastrointestinal and Endoscopic Surgeons
  • 発表場所: Baltimore (USA)
• [学会発表] Mobile-type Locally Operated Detachable End-effector Manipulator for Laparoscopic Surgery.
  • 著者名/発表者名: Kawai, T., Shin, M., Horise, Y., Nisihkawa, A., Nishizawa, Y., Nakamura, T.
  • 学会等名: International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery
  • 発表場所: Heidelberg (Germany)
• [学会発表] Experimental study of new vascularized composite allotransplantation: Anorectal transplantation with rats, dogs, and human cadavers.
  • 著者名/発表者名: Araki, J., Nishizawa, Y., Sato, T., Naito, M., Akita, K., Tashiro, K., Iida, T., Koshima, I.
  • 学会等名: 11th Meeting of the International Hand and Composite Tissue Allotransplantation Society
  • 発表場所: Wroctaw (Republic of Poland)
• [学会発表] Anorectal transplantation research for the stoma patients.
  • 著者名/発表者名: Araki. J., Nishizawa, Y., Sato, T., Naito, M., Akita, K., Tashiro, K., Iida, T., Koshima, I.
  • 学会等名: 6th European Plastic Surgery Research Council
  • 発表場所: Hamburg (Germany)
• [学会発表] Anorectal transplantation research with rats, dogs, and human cadavers.
  • 著者名/発表者名: Araki, J., Nishizawa, Y., Sato, T., Naito, M., Akita, K., Tashiro, K., Iida, T., Koshima, I.
  • 学会等名: World Society of Reconstructive Microsurgery 2013 Congress
  • 発表場所: Chicago (USA)
• [備考] 京都大学再生医科学研究所 臓器再建応用分野ホームページ
  • URL: http://www.frontier.kyoto-u.ac.jp/ca04/