本文根據京都大學成果發布編譯整理而成
隨著老齡化社會的發展，預計今後罹患心力耗竭等嚴重心臟病的患者會越來越多。雖然終極的治療方法是心臟移植，但實際上供體（捐獻者）非常少，而且也不是普通人能負擔得起的治療方法。在這種情況下，採用人工誘導富潛能幹細胞（iPS細胞）等的心臟再生醫療近年來備受期待。尤其是將利用iPS細胞誘導的心臟細胞製成的膜片移植到心臟的方法，在日本，大阪大學醫院已啟動相關的臨床試驗，京都大學醫院也在為臨床研究做準備。
圖1：手術示意圖
目前的細胞膜片移植採用在胸部正中央或者肋骨之間切開一個較大的切口，將心臟露出來，然後向表面移植膜片的方法，但接受這種再生醫療的患者會出現心力耗竭，而且移植他人的細胞時需要使用免疫抑製劑，因此，與一般的心臟手術相比，切口發生感染等的風險可能更高。所以，要想普及基於細胞膜片移植的心臟再生治療，就要提供一種負擔和風險比較小、能利用內視鏡以小切口進行移植的方法。然而，有助於實現這種方法的相關器件的研發一直沒有取得進展。
此次，京都大學的研究團隊開發出了「內視鏡細胞膜片移植器件」，英文名稱為 Endoscopic Cell Sheet delivery Device（EECSheeD），該器件中包含細胞膜片，可在插入體內後展開，移植到心臟表面。該器件組合使用兩種粗細的框架，能將細胞膜片部分順利地送入體內。另外，為儘量減小手術切口，需要在移植前將細胞膜片部分縮小收納到框架内，送入體內後再展開。為了使細胞膜片能順利且不受傷害地收縮和伸展，還配備了由硬度適中的材料（彈性材料）製成的敷貼器（Applicator）。此外，為了將細胞膜片準確地貼合到心臟表面，在敷貼器上設置了可以潤濕面的軟管，還追加了能夠從頂端開始逐漸在體內彎曲敷貼器的功能。
圖2：ECSheeD的外觀及機制
為驗證ECSheeD能否真正用於內視鏡移植，研究團隊在Cross Medical公司的協助下，利用成年男性的CT數據製作了皮膚、肌肉、肋骨、肺和心臟的3D列印模擬器官。然後在與實際手術相似的狀態下，通過小切口將ECSheeD送至心臟附近，一邊用攝像頭確認位置，一邊向心臟表面移植了耐綸網上的細胞膜片。在研究了各種條件後，最終確保能以100％的機率將細胞膜片貼到心臟表面上。
圖3：3D列印模擬器官（照片由Cross Medical公司提供）
該器件將來可能還會用於心臟以外的其他器官的內視鏡移植。而且，還有望用來向心臟表面移植細胞以外的膜片狀生物材料。而且，在醫療器械開發中使用3D列印模擬器官，從手術模擬等教育角度，以及減少實驗動物使用數量等愛護動物的角度來看，是一種有效的方法。
圖4：向模擬心臟表面移植細胞膜片（綠色虛線）
論文資訊
題目：Novel device prototyping for endoscopic cell sheet transplantation using a three-dimensional printed simulator
期刊：Regenerative Therapy
DOI：10.1016/j.reth.2020.10.007
日語發布資料
編譯：JST客觀日本編輯部
