光造形と体内造形の融合による自家組織バイオバルブ心臓弁の開発とTAVIへの展開

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26293314
• 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)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 心臓弁 / 再生医療

研究実績の概要

生体の皮下に高分子製の鋳型を１ヵ月程度埋入させるだけで、完全に自己組織のみからなる自分用の移植用組織体が自動的に得られる画期的な再生医療技術「生体内組織形成術」（体内造形）を基盤として、研究室レベルで自由に鋳型を製造できる3Dプリンター（光造形）を融合させることで、製品がなく困窮する小児用心臓弁と国産初をめざすTAVIデバイスを開発することを目的とする。本年度は以下の４項目に取り組んだ。
１）3Dプリンターを用いた鋳型設計：鋳型の設計は臨床データを元に、3D-CADソフトを用いて行った。3Dプリンターは現有の加工精度に優れるProjetと材料選択肢の広いObjetを使用し、光造形で鋳型を製造した。
２）TAVI用ステント：TAVI用ステントの素材はCoCr合金とし、レーザーカット、電解研磨で仕上げた。大動脈弁位の解剖学的検討を行い、冠動脈の入口を阻害しない形状で、かつ鋳型とのマッチングを設計指針に組み込んだ。
３）小児用バイオバルブとTAVIデバイスの試作：作製した鋳型をビーグル犬やヤギの背部皮下に約２ヶ月埋入するで目的のバイオバルブが形成できた。小児用は完全自己組織体、TAVIデバイスではステントと一体化した自己組織弁様組織体化させた。体内での作製過程は鋳型内部に埋入したカプセル内視鏡を用いて、非侵襲で外部から観察を行った。
４）ヒトバイオ組織体の物性•機能評価：鋳型基材と同じシリコーン製の透析チューブ周囲に形成された組織管を腹膜透析患者から提供を受け、物性（弾性率、破談強度等）を調べ、ヒト体内においても丈夫なバイオチューブが形成できることを確かめた。

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

交付申請書に記載した平成２６年度の研究実施計画の全てをほぼ終了できたため

今後の研究の推進方策

当初の計画に沿って着実に推進させる。障害になるような問題の発生は無く、計画の変更の必要はない

次年度使用額が生じた理由

余剰額は、32,644円であり、ほぼ計画通りに執行できたと考える

次年度使用額の使用計画

次年度において物品費の補填に使用する

研究成果

• [雑誌論文] Sutureless aortic valve replacement using a novel autologous tissue heart valve with stent (stent biovalve): proof of concept (2015)
  • 著者名/発表者名: Kishimoto S, Takewa Y, Nakayama Y, Date K, Sumikura H, Moriwaki T, Nishimura M, Tatsumi E
  • 雑誌名: J Artif Organs 巻: 18 ページ: 185-190
  • DOI: 10.1007/s10047-015-0817-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] In situ observation and enhancement of leaflet tissue formation in bioprosthetic "biovalve" (2015)
  • 著者名/発表者名: Funayama M, Takewa Y, Oie T, Matsui Y, Tatsumi E, Nakayama Y
  • 雑誌名: J Artif Organs 巻: 18 ページ: 40-47
  • DOI: 10.1007/s10047-014-0793-x
  • 査読あり
• [雑誌論文] In-body tissue-engineered aortic valve (Biovalve type VII) architecture based on 3D printer molding (2015)
  • 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, Tajikawa T, Kanda K, Tatsumi E
  • 雑誌名: J Biomed Mater Res B Appl Biomater 巻: 103 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1002/jbm.b.33186
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Self-Expanding Valved Stents with Autologous Tubular Leaflet Tissues for Transcatheter Valve Implantation (2015)
  • 著者名/発表者名: Funayama M, Sumikura H, Takewa Y, Tatsumi E, Nakayama Y
  • 雑誌名: J Artif Organ 巻: 未定 ページ: 未定
  • DOI: unknown
• [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, Ohnuma K, Takewa Y, Tatsumi E
  • 雑誌名: Artif Organs 巻: 38 ページ: 282-289
  • DOI: 10.1111/aor.12173
  • 査読あり
• [学会発表] Development of a novel autologous heart valve (biovalve stent) for transcatheter implantation (2014)
  • 著者名/発表者名: Takewa Y, Nakayama Y, Kishimoto S, Date K, Sumikura H, Kanda K, Tanaka T, Tatsumi E
  • 学会等名: XLI Annual ESAO Congress
  • 発表場所: Roma
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] Key factors to develop histogenesis in a novel autologous heart valve implantation (2014)
  • 著者名/発表者名: Takewa Y, Nakayama Y, Sumikura H, Kishimoto S, Date K, Wieloch R, Kanda k, tajikawa T, Tanaka T, Tatsumi E
  • 学会等名: European Society for Cardiology (ESC) Congress 2014
  • 発表場所: Barcelona
  • 年月日: 2014-08-30 – 2014-09-03
• [学会発表] 3D printer-based molding for the preparation of biovalve family in in-body tissue architecture technology (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakayama Y, Takewa Y, Uechi M, Kanda K, Moriwaki T, Oie T, Tanaka T, Sugiura H
  • 学会等名: Heart Valve Society of America, Valves in the Heart of the Big Apple VIII
  • 発表場所: New York
  • 年月日: 2014-05-08 – 2014-05-10
• [学会発表] Preparation of an autologous heart valve with a stent (stent-biovale) using the stent eversion method (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakayama Y, Mizuno T, Takewa Y, Sumikura H, Ohmuma K, Moriwaki T, Yamanami M, Oie T, Tatsumi E, Kanda K
  • 学会等名: International Congress of the European Society for Cardiovascular and Endovascular Surgery
  • 発表場所: Nice
  • 年月日: 2014-04-27 – 2014-04-27
• [備考] 生体再生技術研究会
  • URL: http://ibta.jp