Scaffold-free気管模倣組織体で導かれた気管再生のメカニズム解明

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我々は、難治性小児気管・気管支先天異常に対する、より生体適合性の高い再生気管の開発を目標としている。これまで報告されてきた全周性気管移植における人工気管は、人工材料に対する異物反応や耐圧不足に伴う気管狭窄が高率に生じていた。そこで人工材料を用いず、組織工学の技術を用いた再生気管であるscaffold-freeの気管模倣組織体を独自に開発した。この組織体を用いたラットモデルでの全周性気管移植では8ヵ月の生存を先行研究において確認している。しかし、上述の異物反応や耐圧不足といった課題を克服し得た過程については科学的証明に至っていない。本研究はこの組織体の再生機序を世界で初めて明らかにすることを目的としている。なお、確実な組織再生の観察のため臨床応用に至っている気管形成術を用いて手術した。本年度前半に、気管模倣組織体の作成および手術モデルの作製に着手した。実験動物はLewis ratを用いた。採取したラットの肋軟骨から肋軟骨細胞を分離・培養し、細胞自己凝集化技術によって軟骨リングを作成した。軟骨リングと鋳型を組み合わせた基材をラット背側へ埋入し、コラーゲンで軟骨リングが包埋されることで気管模倣組織体を作成した。レオメーターによる強度試験で、生体気管に劣らない強度であることは確認できている。本年度後半に、ラットの手術モデルの作製についても全例作製し得た。設定した観察期間経過前に死亡したモデルは２例のみと高い生存率を維持した。死亡時期は、１例は術翌日の死亡、もう１例は術後95日目であった。現時点では、前者が手術の影響による排痰不良、後者は移植箇所の外観で軟骨リングの変形による内腔狭窄が、死因であると考えている。高い生存率の一方で、rhonchiや努力呼吸といった呼吸器症状の出現は全生存モデルで出現した。症状の改善は多くのモデルが3-5日ほどを要したものの、完全消失には至らなかった。