(57)【要約】【課題】欠損部に補綴されることで、血管の新生を促進して、早期に管状組織の機能を回復し、欠損部を十分に再生する。【解決手段】補綴すべき管状組織の上皮細胞を培養して管状に形成された上皮細胞層４と、該上皮細胞層４を半径方向内外から挟んで上皮細胞層４に接着状態に配置される動脈および静脈の血管内皮細胞層３，５とを備える管状の３層細胞層８と、該３層細胞層８の外面を被覆する癒着防止層２と、３層細胞層８の内面を被覆する管状組織の内皮細胞層６と、該内皮細胞層６の内側に配置され、該内皮細胞層６を半径方向外方に広げるステント７とを備える再生用管状組織１を提供する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
補綴すべき管状組織の上皮細胞を培養して管状に形成された上皮細胞層と、該上皮細胞層を半径方向内外から挟んで上皮細胞層に接着状態に配置される動脈および静脈の血管内皮細胞層とを備える管状の３層細胞層と、
該３層細胞層の外面を被覆する癒着防止層と、
前記３層細胞層の内面を被覆する管状組織の内皮細胞層と、
該内皮細胞層の内側に配置され、該内皮細胞層を半径方向外方に広げるステントとを備える再生用管状組織。
【請求項２】
補綴すべき管状組織の上皮細胞を培養してシート状の上皮細胞層を形成し、
該上皮細胞層を両面から挟んで上皮細胞層に、動脈および静脈の血管内皮細胞層を接着状態に形成することで３層細胞層を形成し、
形成された３層細胞層を丸めて管状に形成し、
３層細胞層の外周面に癒着防止層を被覆し、
３層細胞層の内周面に補綴すべき管状組織の内皮細胞層を被覆し、
該内皮細胞層のさらに半径方向内方に、半径方向外方に拡大可能なステントを配置する再生用管状組織の製造方法。
【請求項３】
補綴すべき管状組織の上皮細胞を培養してシート状の２つの上皮細胞層を形成し、
各上皮細胞層の表面に動脈の血管内皮細胞層および静脈の血管内皮細胞層をそれぞれ接着状態に形成し、
前記上皮細胞層どうしを接着して３層細胞層を形成する請求項２に記載の再生用管状組織の製造方法。
【請求項４】
動脈および静脈の血管内皮細胞層に、各血管内皮細胞を増殖刺激する因子を投与する請求項２に記載の再生用管状組織の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管状組織を有する臓器に形成された欠損部を修復するための再生用管状組織とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、血管のような管状組織の欠損部における機能を修復するために、生体高分子材料からなる管状の人工血管を欠損部に補綴することが行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平０９−２１６９０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、生体高分子からなる人工血管は、組織機能性を有していないので、補綴後経時的に欠損部を修復することはできない。また、人工血管に、血管新生細胞を付着させた場合においても、大きな血管を再生できないので、失われた管状組織の機能を再生することは困難である。
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、欠損部に補綴されることで、血管の新生を促進して、早期に管状組織の機能を回復し、欠損部を十分に再生することができる再生用管状組織とその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、補綴すべき管状組織の上皮細胞を培養して管状に形成された上皮細胞層と、該上皮細胞層を半径方向内外から挟んで上皮細胞層に接着状態に配置される動脈および静脈の血管内皮細胞層とを備える管状の３層細胞層と、該３層細胞層の外面を被覆する癒着防止層と、前記３層細胞層の内面を被覆する管状組織の内皮細胞層と、該内皮細胞層の内側に配置され、該内皮細胞層を半径方向外方に広げるステントとを備える再生用管状組織を提供する。
【０００６】
本発明によれば、３層細胞層が、補綴すべき管状組織の上皮細胞層と、該上皮細胞層を挟んで接着状態に形成された動脈内皮細胞層および静脈内皮細胞層とにより構成されているので、管状組織の欠損部に補綴する際に、周囲の血管を動脈内皮細胞層および静脈内皮細胞層に接触状態に配置することにより、動脈内皮細胞層および静脈内皮細胞層における血管新生を促し、管状組織の再生を効率よく行って、欠損部をほぼ完全に修復することが可能となる。
【０００７】
３層細胞層の外面には癒着防止層が設けられ、周囲の組織との癒着を防止して、健全な状態の管状組織を再生することができる。３層細胞層の内面には管状組織の内皮細胞層が設けられ、ステントによって押し広げるようにして内皮細胞層を３層細胞層に押し付けることにより、管状組織の管状形態を安定的に保持することができる。
【０００８】
上記発明においては、補綴すべき管状組織の上皮細胞を培養してシート状の上皮細胞層を形成し、該上皮細胞層を両面から挟んで上皮細胞層に、動脈および静脈の血管内皮細胞層を接着状態に形成することで３層細胞層を形成し、形成された３層細胞層を丸めて管状に形成し、３層細胞層の外周面に癒着防止層を被覆し、３層細胞層の内周面に補綴すべき管状組織の内皮細胞層を被覆し、該内皮細胞層のさらに半径方向内方に、半径方向外方に拡大可能なステントを配置する再生用管状組織の製造方法を提供する。
【０００９】
本発明によれば、シート状の上皮細胞層の両面に動脈および静脈の血管内皮細胞層を形成した状態で管状に丸めることで、３層細胞層を簡易に構成することができる。そして、３層細胞層の外周面を癒着防止層で被覆し、内周面を内皮細胞層で被覆してステントで押し広げることにより、安定して管状形態を維持し、外部組織に癒着せず健全な状態に再生される再生用管状組織を構成することができる。
【００１０】
また、上記発明においては、補綴すべき管状組織の上皮細胞を培養してシート状の２つの上皮細胞層を形成し、各上皮細胞層の表面に動脈の血管内皮細胞層および静脈の血管内皮細胞層をそれぞれ接着状態に形成し、前記上皮細胞層どうしを接着して３層細胞層を形成することとしてもよい。
このようにすることで、動脈の血管内皮細胞層および静脈の血管内皮細胞層をそれぞれに適したサイトカインを用いて効率的に培養し、３層細胞層を短気に製造することができる。
【００１１】
また、上記発明においては、動脈および静脈の血管内皮細胞層に、各血管内皮細胞を増殖刺激する因子を投与することとしてもよい。
このようにすることで、血管内皮細胞層における動脈および静脈の新生を促進し、早期に欠損部を早期に修復して、組織機能性を回復することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、欠損部に補綴されることで、血管の新生を促進して、早期に管状組織の機能を回復し、欠損部を十分に再生することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の一実施形態に係る再生用管状組織とその製造方法について、図１〜図８を参照して、以下に説明する。
本実施形態に係る再生用管状組織１は、図１に示されるように、円筒状に形成され、半径方向最外周から順に、癒着防止層２、動脈内皮細胞層３、補綴すべき管状組織の上皮細胞層４、静脈内皮細胞層５、補綴すべき管状組織の内皮細胞層６およびステント７により構成されている。動脈内皮細胞層３、補綴すべき管状組織の上皮細胞層４および静脈内皮細胞層５は３層細胞層８を構成している。
【００１４】
前記癒着防止層２は、合成吸収性の癒着防止フィルムにより構成されている。
前記補綴すべき管状組織は、例えば、気管であり、上皮細胞層４および内皮細胞層６は、それぞれ気管の上皮細胞および内皮細胞を用いて製造されている。
また、前記動脈内皮細胞層３および静脈内皮細胞層５には、これら内皮細胞の増殖を刺激する因子が添加されている。
【００１５】
このような構成の本実施形態に係る再生用管状組織１の製造方法について以下に説明する。
本実施形態に係る再生用管状組織１を製造するには、まず、補綴すべき管状組織である気管の上皮細胞を用いて、シート状の上皮細胞層４を形成する。また、補填すべき管状組織である気管の内皮細胞を用いて、シート状の内皮細胞層６を形成する。
【００１６】
上皮細胞層および内皮細胞層は、図２（ａ）に示されるように、培養容器９の底面に配置したシート状の生体吸収性の足場材料１０に気管の上皮細胞または内皮細胞を播種し、所定の培養条件下において所定期間培養することにより、上皮細胞または内皮細胞を増殖させる。これにより構成されたシート状の上皮細胞層４および内皮細胞層６は、図２（ｂ）に示されるように、トリプシン等の蛋白質分解酵素を用いて培養容器９の底面から剥離する。
【００１７】
次いで、上記のようにして製造された上皮細胞層４を、図３（ａ）に示されるように、２つの培養容器９，９′の培地Ｂ，Ｂ′内に投入し、それぞれ間葉系幹細胞Ａを培養容器９，９′内に投入して混合培養する。このとき、動脈を構成するための培養容器９の培地Ｂ内には、エフリンＢ２を添加し、静脈を構成するための培養容器９′の培地Ｂ′内には、エフリン受容体ＥｐｈＢ４を添加する。これにより、各培養容器９，９′において間葉系幹細胞Ａが動脈内皮細胞および静脈内皮細胞に分化し、上皮細胞層４の表面に接着状態となって成長し、図３（ｂ）に示されるように、上皮細胞層４と動脈内皮細胞層３および静脈内皮細胞層５とが積層された２層の細胞層１１，１２がそれぞれ形成される。
【００１８】
形成された２つの２層の細胞層は、培養容器９，９′から剥離された後、図４（ａ）に示されるように、上皮細胞層４どうしを接着させられることにより、２つの上皮細胞層４が接着した単一の上皮細胞層４と、その両面を被覆する動脈内皮細胞層３および静脈内皮細胞層５とからなる３層細胞層８を構成する。
３層細胞層８を構成する動脈内皮細胞層３および静脈内皮細胞層５には、血管新生を促進するための成長因子、例えば、血管内皮増殖因子（ＶＥＧＦ）、塩基性繊維芽細胞増殖因子（ｂ−ＦＧＦ）、血小板由来増殖因子（ＰＤＧＦ）、幹細胞増殖因子（ＨＧＦ）、上皮細胞増殖因子（ＥＧＦ）またはアドレノメデュリン等が添加される。
【００１９】
次いで、上記のようにして構成された３層細胞層８が、図５に示されるように、円筒状に丸められる。そして、図６に示されるように、最外周に配置される動脈内皮細胞層３が、全周にわたって癒着防止層２により被覆される。一方、最内周に配置される静脈内皮細胞層５は、気管の内皮細胞層６により被覆される。
【００２０】
そして、内皮細胞層６のさらに内側に、収縮させた状態のステント７を挿入し、半径方向外方に拡大させることにより、内皮細胞層６を３層細胞層８の静脈内皮細胞層５に密着させる。これにより、図１に示されるような本実施形態に係る再生用管状組織１が製造される。癒着防止層２が外周面を全周にわたって覆い、ステント７が内皮細胞層６を半径方向外方に押圧し続けるので、再生用管状組織１の管状形態が安定して維持される。
【００２１】
このように構成された本実施形態に係る再生用管状組織１を用いて、気管１３の欠損部１４を修復するには、図７（ａ）に示されるように、欠損部１４両端の気管１３間に再生用管状組織１を挿入し、図７（ｂ）に示されるように、両気管１３を接続するように、欠損部１４に配置して、縫合または接着する。これにより、欠損部１４により分割されていた気管１３が一体に連結される。
【００２２】
そして、再生用管状組織１の最外周を被覆している癒着防止層２の一部に、厚さ方向に動脈内皮細胞層３および静脈内皮細胞層５まで貫通する切り込み１５を形成し、そこに、図８に示されるように、欠損部１４両端の気管１３に備えられている健全な静脈１６および動脈１７の端部を挿入して縫合または接着する。
これにより、癒着防止層２内の動脈内皮細胞層３および静脈内皮細胞層５に血管１６，１７の端部を到達させることができ、これらの内皮細胞層３，５に血管基底細胞の誘導を促すことができる。その結果、動脈内皮細胞層３および静脈内皮細胞層５に、新たな動脈および静脈およびこれらの毛細血管を新生させることができる。
【００２３】
このように、本実施形態に係る再生用管状組織１によれば、欠損部１４に補綴されることにより欠損部１４両端の管状組織１３を連結するとともに、動脈内皮細胞層３および静脈内皮細胞層５に血管新生を促進して、血液の流動を通じた再生用管状組織１への栄養分や酸素の供給等を行わせることにより、機能障害または機能不全に陥った管状組織の欠損部１４における本来の機能性を回復し、ほぼ完全に生体組織を再生させることができるという利点がある。
【００２４】
なお、本実施形態の説明においては、管状組織として気管１３を例示して説明したが、これに代えて、食道、大腸、小腸、膵管、胆管、肝管、尿管、卵管、大動脈、冠動脈、大静脈等の再生用に使用することとしてもよい。
また、足場材料１０としては、βリン酸三カルシウムやハイドロキシアパタイトのようなリン酸カルシウム系材料、ポリ乳酸やポリグリコール酸のような生体吸収性高分子材料、アルミナ、ジルコニアあるいはチタンのような金属材料、アルミナ−ジルコニア複合体のような生体吸収性の無機、有機、高分子複合材料を用いることとしてもよい。
【００２５】
また、間葉系幹細胞に代えて、末梢血由来単球細胞、マクロファージ細胞、血管基底膜生成細胞、血管内皮前駆細胞、脂肪細胞、ＥＳ細胞等、任意の細胞ソースを使用することとしてもよい。
【００２６】
また、本実施形態においては、静脈内皮細胞と動脈内皮細胞とを別個に培養することとしたが、これに代えて、適当な分化誘導因子があれば、上皮細胞層４の両面に同時に静脈内皮細胞と動脈内皮細胞とを培養して３層細胞層８を構成することとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係る再生用管状組織を示す縦断面図である。
【図２】図１の再生用管状組織の製造方法において、上皮細胞層および内皮細胞層の製造ステップを示す図である。
【図３】図２において製造された上皮細胞層を用いた２層細胞層の製造ステップを示す図である。
【図４】図３において製造された２層細胞層を用いた３層細胞層の製造ステップを示す図である。
【図５】図４において製造された３層細胞層を丸めて円筒状に形成するステップを示す図である。
【図６】図５において製造された３層細胞層の外周に癒着防止層、内周に内皮細胞層を形成するステップを示す図である。
【図７】図１の再生用管状組織を欠損部に補綴する処置を説明する図である。
【図８】図７において欠損部に補綴された再生用管状組織に静脈および動脈を接続するステップを説明する図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  再生用管状組織
２  癒着防止層
３  動脈内皮細胞層
４  上皮細胞層
５  静脈内皮細胞層
６  内皮細胞層
７  ステント
８  ３層細胞層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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