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バイオ3Dプリンターを用いた末梢神経損傷に対する神経再生技術の開発

 京都大学は2017年2月27日,同大学医学部附属病院整形外科 松田秀一教授,同附属病院リハビリテーション科 池口良輔准教授,同大学大学院医学研究科人間健康科学系専攻 青山朋樹准教授,佐賀大学医学部臓器再生医工学講座 中山功一教授が,株式会社サイフューズと共に,末梢神経損傷に対する新しい治療法としてバイオ3Dプリンターを用いて神経再生技術の開発に世界で初めて成功したと発表した.本研究成果は,2017年2月13日に米国の科学誌PLOS ONE電子版で発表された(注).

 末梢神経が外傷によって切断された場合には,切断端同士がきちんと縫合されていれば,脳や脊髄に存在する神経細胞体から神経軸索が伸びてきて,神経線維の再生が行われる.しかし神経の挫滅が著しいなど,長さが足りなくて縫合ができない場合,現在は,自己の健常な神経を犠牲にする自己神経移植術治療が主流である.患者自身の下腿などの神経の一部を移植する治療であり,健常な神経の一部を摘出して行われるため,採取部位周囲の感覚神経麻痺や異常知覚の原因になるなどの問題がある.人工神経による治療の開発も行われているが,自己神経移植術を超える成績は得られていない.その理由として,人工神経には細胞成分が乏しく,サイトカインなどの再生軸索誘導に必要な環境因子が不足していたことが挙げられ,改善策として人工神経に増殖因子や血管移植,細胞移植などを加えるハイブリッド治療が考案されてきたが,十分な結果は得られていない.

 研究チームは,(株)サイフューズが開発したバイオ3Dプリンター“レジェノバ(Regenova)”を用いて細胞のみから成るバイオ三次元神経再生導管を開発し,これまでの人工神経をはるかに超える神経再生効果を得た.(株)サイフューズは,佐賀大学中山功一教授の九州大学医学部整形外科時代の研究成果である「生きた細胞を立体的に積層する独自技術」の実用化を目指して2010年に創業された再生医療ベンチャーであり,澁谷工業株式会社と共同開発で,細胞塊の積層を自動化するバイオ3DプリンターRegenovaを製品化し,2013年から国内外の研究機関に向けて販売を開始している.Regenovaによる細胞凝集塊を剣山に積層する技術及び還流装置を用いた熟成技術を開発することで,世界で初めて細胞のみからなる三次元構造体を作製することに成功している.これまでに軟骨組織,血管組織等の作製実績がある.これらの研究開発は,国立研究開発法人 科学技術振興機構(JST),同 新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO),同 日本医療研究開発機構(AMED)の支援の下で進められた.

 今回,バイオ3Dプリンター“Regenova”を用いてバイオ三次元神経再生導管を細胞のみで作製した.これをラットの坐骨神経損傷モデルに移植することで,従来のシリコーンで作った人工神経をはるかに超え,自己神経移植に遜色ない結果を得ることができた.これは線維芽細胞から作製したバイオ神経三次元再生導管より放出されるサイトカインや血管新生によって良好な再生軸索の誘導が得られたと考えられる.

 今後,非臨床POC(コンセプト実証)取得,非臨床安全性試験をクリアした後に,医師主導治験を3年後に開始する予定で進めていくとしている.

(注)Hirofumi Yurie, Ryosuke Ikeguchi, Tomoki Aoyama, Yukitoshi Kaizawa, Junichi Tajino, Akira Ito, Souichi Ohta, Hiroki Oda, Hisataka Takeuchi, Shizuka Akieda, Manami Tsuji, Koichi Nakayama, and Shuichi Matsuda, "The efficacy of a scaffold-free Bio 3D conduit developed from human fibroblasts on peripheral nerve regeneration in a rat sciatic nerve model", PLOS ONE, Vol. 12, No. 2: e0171448 (2017), doi: 10.1371/journal.pone.0171448; Published: February 13, 2017