本文根据京都大学成果发布编译整理而成
随着老龄化社会的发展，预计今后罹患心力衰竭等严重心脏病的患者会越来越多。虽然终极的治疗方法是心脏移植，但实际上供体（捐献者）非常少，而且也不是普通人能负担得起的治疗方法。在这种情况下，采用人工诱导多能干细胞（iPS细胞）等的心脏再生医疗近年来备受期待。尤其是将利用iPS细胞诱导的心脏细胞制成的膜片移植到心脏的方法，在日本，大阪大学医院已启动相关的临床试验，京都大学医院也在为临床研究做准备。
图1：手术示意图
目前的细胞膜片移植采用在胸部正中央或者肋骨之间切开一个较大的切口，将心脏露出来，然后向表面移植膜片的方法，但接受这种再生医疗的患者会出现心力衰竭，而且移植他人的细胞时需要使用免疫抑制剂，因此，与一般的心脏手术相比，切口发生感染等的风险可能更高。所以，要想普及基于细胞膜片移植的心脏再生治疗，就要提供一种负担和风险比较小、能利用内窥镜以小切口进行移植的方法。然而，有助于实现这种方法的相关器件的研发一直没有取得进展。
此次，京都大学的研究团队开发出了“内窥镜细胞膜片移植器件”，英文名称为 Endoscopic Cell Sheet delivery Device（EECSheeD），该器件中包含细胞膜片，可在插入体内后展开，移植到心脏表面。该器件组合使用两种粗细的框架，能将细胞膜片部分顺利地送入体内。另外，为尽量减小手术切口，需要在移植前将细胞膜片部分缩小收纳到框架内，送入体内后再展开。为了使细胞膜片能顺利且不受损伤地收缩和伸展，还配备了由硬度适中的材料（弹性材料）制成的敷贴器（Applicator）。此外，为了将细胞膜片准确地贴合到心脏表面，在敷贴器上设置了可以润湿表面的软管，还追加了能够从顶端开始逐渐在体内弯曲敷贴器的功能。
图2：ECSheeD的外观及机制
为验证ECSheeD能否真正用于内窥镜移植，研究团队在Cross Medical公司的协助下，利用成年男性的CT数据制作了皮肤、肌肉、肋骨、肺和心脏的3D打印模拟器官。然后在与实际手术相似的状态下，通过小切口将ECSheeD送至心脏附近，一边用摄像头确认位置，一边向心脏表面移植了尼龙网上的细胞膜片。在研究了各种条件后，最终确保能以100％的概率将细胞膜片贴到心脏表面上。
图3：3D打印模拟器官（照片由Cross Medical公司提供）
该器件将来可能还会用于心脏以外的其他器官的内窥镜移植。而且，还有望用来向心脏表面移植细胞以外的膜片状生物材料。而且，在医疗器械开发中使用3D打印模拟器官，从手术模拟等教育角度，以及减少实验动物使用数量等爱护动物的角度来看，是一种有效的方法。
图4：向模拟心脏表面移植细胞膜片（绿色虚线）
论文信息
题目：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
日语发布资料
编译：JST客观日本编辑部
