Development of artificial blood vessel for lower limbs distal bypass using bio-3D printing technology and stem cell technology

利用生物3D打印技术和干细胞技术开发下肢远端搭桥人工血管

• 批准号: 20K20607
• 负责人: 伊藤 学
• 金额: $ 16.22万
• 依托单位: Saga University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-07-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K20607/
• 关键词: 組織工学; バイオ３Dプリンタ; 幹細胞技術; 下肢動脈; 小口径人工血管; 下肢動脈バイパス

生活様式の変化や社会人口の高齢化、糖尿病、脂質異常症、血液透析などの代謝異常による動脈硬化が引きがねとなり、下肢血行不全からの下肢の安静痛、潰瘍、壊疽に陥る重症下肢虚血症例が増加している。現行の異物人工材料を用いて作成した人工血管は、抗血栓性、抗感染性、免疫応答の面で課題があり、未だ下肢遠位バイパスに臨床応用できる小口径人工血管は存在しない。細胞が本来もつ自己凝集能力によって形成される細胞凝集塊（スフェロイド）を立体的に構築するバイオ３Dプリンタ技術によって外在性のscaffold（細胞の足場材料）を一切含まない細胞のみによる機能的な3次元構造体を作製可能である。本バイオ３Dプリンタ技術の基盤となる自己細胞凝集現象（スフェロイド形成）とスフェロイド同士の融合にPI3K/AKTカスケードが関わることを確認し、代表的な6つの遺伝子（ITGB1、PTK2、MAP2K1、PDK1、GJA1、PI3KR1）を同定した。PI3K/AKT経路の活性剤の一つであるTGF-ベータ1の濃度調整によってスフェロイド形成速度やスフェロイド同士の癒合速度をコントロールできる可能性が見い出された。自己細胞凝集現象の機序解明のみならず、スフェロイドの最適化、バイオリアクターを用いた組織成熟工程の最適化、さらに細胞製人工血管の強度調整や作製期間の短縮に寄与する成果と考える。またバイオ３Dプリンタで構築した構造体をバイオリアクターで成熟させながら連結させることで血管構造体を作製し、外科的手法を加える免疫不全ミニブタ（頸部動脈バイパスモデル）への短期移植実験に成功した。

Changes in lifestyle, hypertension of social population, diabetes mellitus, lipid disorders, hemodialysis, metabolic abnormalities, arteriosclerosis, lower limb insufficiency, quiet pain of lower limbs, ulcers, and ulcers are increasing. The problems of artificial blood vessel, anti-thrombus, anti-infection and immune response are discussed. The clinical application of small-diameter artificial blood vessel is not discussed. The ability of cells to form aggregates is essential for the construction of three-dimensional structures. 3D technology is essential for the construction of extrinsic scaffolds, and it is possible to construct three-dimensional structures that contain the functions of cells. The base of this 3D technology is to confirm the aggregation phenomenon of cells (formation of cells) and the fusion of cells with PI3K/AKT. The representative genes (ITGB1, PTK2, MAP2K1, PDK1, GJA1, PI3KR1) are identified. The activity of PI3K/AKT pathway is regulated by the concentration of TGF-1, the formation rate of TGF-1 and the healing rate of TGF-1. The mechanism of cell aggregation is explained, the optimization of cell morphology, the optimization of tissue maturation engineering, the strength adjustment of cellular artificial blood vessels, and the shortening of operation period are examined. 3D reconstruction of vascular structures, surgical procedures, and successful short-term transplantation of vascular structures

项目成果

自己細胞製人工血管の臨床応用

自体细胞人工血管的临床应用

• 发表时间: 2020
• 期刊: 腎臓内科
• 作者: 伊藤 学;松林久美香;中山功一
• 通讯作者: 中山功一

CURRENT THERAPY 特集:CKDと透析療法

当前治疗特色：CKD 和透析治疗

• 发表时间: 2022
• 作者: 永石友公子;伊藤 学;中山功一
• 通讯作者: 中山功一

バイオ３Dプリンターで作製した足場材を用いない動脈硬化症実験モデルの開発

开发不使用生物 3D 打印机制作的支架材料的动脉硬化实验模型

• 发表时间: 2022
• 作者: 西久保友公子;村田 大紀;伊藤 学;原 英夫;中山 功一
• 通讯作者: 中山 功一

Involvement of the PI3K/AKT Pathway in the Formation and Fusion of Spheroids Derived from Human Dermal Fibroblast for Tissue Engineering Technology

• DOI: 10.1134/s1990519x22040022
• 发表时间: 2022-08-01
• 期刊: Cell and Tissue Biology
• 作者: Amamoto, S.;Itoh, M.;Kamohara, K.
• 通讯作者: Kamohara, K.

人工材料を用いない自家細胞製人工血管の可能性と将来展望

不使用人工材料的自体细胞制造人造血管的可能性和未来前景

• 发表时间: 2020
• 期刊: 臨牀透析
• 作者: Kato Hidekazu;Kushima Itaru;Yoshimi Akira;Ishizuka Kanako;Kimura Hiroki;Aleksic Branko;Takahashi Nagahide;Okada Takashi;Ozaki Norio;伊藤 学
• 通讯作者: 伊藤 学