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心血管医療橋渡し研究グループの活動

当研究室の概要
業績
所属者

当研究室の概要

この研究グループは前身の心血管治療機器開発研究グループから発展したグループで、循環器疾患領域での新たな革新的検査法及び治療法を創出し人類の健康に貢献することを目的とします。

大学ならではの基礎研究による新たなシーズと臨床医として医療現場の肌感覚からの確かなニーズを結びつけることにより心血管治療機器や検査機器、薬物開発により社会実装することを目標とします。

下記の①～④を軸に研究を展開しています。

①医療機器開発

　臨床現場などからのニーズを汲み上げ、　現実的な技術をもってスピーディーな開発を実現することを目標とします。

②中大型動物を用いた前臨床試験

　基礎研究で得られたシーズを社会実装化するために中大型動物（イヌ・ブタ等）を用いて適切なモデルを作成し前臨床試験を行います。社会実装化の為に必要な新たな手法及び医療機器開発も同時に行います。

③薬事承認前後の臨床研究サポート

　薬事承認間近あるいは直後の医療機器において、本格的な実装化に向けての必要なデータを取得するために臨床研究を行います。第1相-2相の臨床試験をターゲットとし、主にベンチャーを含む企業と連携した心血管治療機器の開発研究を共同で行います。

④社会実装化相談

　基礎研究段階のシーズ（新薬・医療機器）に対し社会実装化に主眼をおいて評価しご相談を承ります。　尚、依頼のあったアカデミア及び企業とは秘密保持契約を結んで行います。

【研究内容】

1.心筋内注入カテーテル開発　

重症心不全の予後は極めて不良であり、心臓移植および左室補助心臓の代替となりうる治療が必要とされおり、多能性幹細胞を用いた心筋再生医療が重症心不全患者に対する治療として期待されています。　細胞移植としては開胸手術での直接注入や細胞シートの貼布術が一般的でありますが、侵襲度が高いわりに生着率が悪く、また組織の癒着が生じるため再手術を行いにくいなどの課題が残っています。本研究開発においてはiPS細胞研究所の吉田善紀先生と共に研究をすすめており、当グループでは特殊なカテーテルを用いた細胞移植法の開発を行うことで、低侵襲で繰り返し投与可能な治療法を確立し、再生医療をより身近なものとすることを目標としております。

2.慢性下肢虚血を対象とした血管再生治療の医師主導治験

下肢閉塞性動脈硬化症による慢性下肢虚血（Fontaine 分類Ⅲ及びⅣ度）患者を対象として、bFGF（Basic Fibroblast Growth Factor：塩基性線維芽細胞増殖因子）とアテロコラーゲンの混和物を虚血局所に投与することで血管再生を促し疼痛を改善する新しい治療法の医師主導治験を準備しております。

3.UWBレーダーバイタルモニタリングの心不全及び小児への最適化研究

高齢化が進む中で、日々の疾病管理や急変時対応の必要性が高まっており、種々の見守りセンサーが開発されています。しかしながら、多くのセンサーは身体に接触・装着する必要があり、継続的なモニタリングはストレスにつながる可能性があるのに加え、体動に伴うノイズが大きな課題となっています。また、一部では電波やカメラを利用した非接触生体センシングも提案されていますが、接触型に比べて精度が劣るものが多く実用化は困難でした。

上記のような課題を解決するため、共同研究者である京都大学大学院工学研究科阪本卓也准教授と株式会社マリらは、自動車の自動運転システムに用いられる超広帯域無線（ultra-wideband: UWB）レーダー技術を基盤として、呼吸数・心拍数を高感度に計測する技術を開発し、2021年2月より研究機器としてVitawatcherの販売を開始しました。この機器は、呼吸・心拍に伴う体表面の微細な動きを観測し信号処理することで、遠隔かつ非接触で呼吸数・心拍数を計測できます。また、この帯域のレーダーは、衣服や布団を通過し、個人を判別して追跡することが可能であるなど、これまでの非接触モニターにないメリットがあります。また、その安全性に関しても、UWBレーダー技術はスマートフォンや自動車の衝突被害軽減ブレー

キシステムなどの分野でも利用されています。

そこで我々は成人の心不全患者や小児の乳幼児突然死症候群（SIDS）や窒息事故予防に対応すべく、企業と共同でそれぞれのニーズにあった信号処理アルゴリズムを最適化することを行っております。

４.心筋梗塞・心不全治療薬の開発

京都大学生命科学研究科の垣塚先生らにより開発されたVCPのATPaseの阻害剤(KUS剤：Kyoto University Substance)を用いて、当科・尾野グループでは心疾患への応用をおこなっているが、当研究室でブタ心筋梗塞モデルや高頻拍イヌ心不全モデル作成を行い、その評価を行っている。前臨床試験として着実に成果(JACC Basic Transl Sci. 2019)を挙げており、研究室から生まれたシーズを前臨床試験まで行えた当研究室のロールモデルとなっている。

5.新規心音図検査装置の社会実装化サポート

AMI株式会社（https://ami.inc/）が開発した新規心音図検査装置に対し、学術的な面からサポートしております。心音図検査装置AMI-SSS（下図、管理医療機器(クラスⅡ)・特定保守管理医療機器）を用いた臨床研究を行っております。

（過去の研究テーマ）

薬剤溶出性バルーン開発、薬剤溶出性ステント開発、大動脈弁拡張用バルーンカテーテル開発、3次元プリンターを用いたシミュレーションシステムの開発、カッティングバルーンカテーテル開発、動物モデル開発、ベンチテストによるFractional Flow Reserve解析、再生医療、etc

業績

研究助成金

令和４年～令和８年AMED　橋渡し研究プログラム（研究開発分担者）「iPS細胞由来心筋細胞を用いた心筋再建治療法の創出」
2022年度　京都大学融合チーム研究プログラム（SPIRITS）「心筋内細胞注入カテーテルに関する研究開発」（研究開発代表者）
2022－2023年度　橋渡し研究プログラム（シーズA）京都大学拠点「心筋内細胞注入カテーテルに関する研究開発」（研究開発代表者）
令和２年～令和３年　AMED　官民による若手研究者発掘支援事業、社会実装目的型の医療機器創出支援プロジェクト「心筋内細胞注入カテーテルに関する研究開発」（研究開発代表者）
令和２年～令和５年　科研費・基盤研究（C）「ATP保持作用を有した新規化合物による心不全治療法の開発」（研究開発代表者）
平成28年度～令和元年　科研費　研究活動スタート支援「KUS剤の心不全に対する治療応用に関する研究」（研究開発代表者）
平成28年度　AMED 「Medical Artsの創成に関する研究（外科、がん、看護、リハビリ等の新たな医療技術やソフトウェアの開発）」数値流体力学による冠動脈機能的狭窄の非侵襲診断ソフトウェアの開発
平成28年度　科研費　基盤研究(C) 3次元プリンターを用いた心血管カテーテル治療シミュレーター開発
平成28年度　探索医療研究助成（シーズA）3次元臓器モデルを用いた血管内治療シミュレーター開発及び有効性評価
平成27年度　京都発革新的医療技術研究開発助成金　3次元プリンターを用いたカテーテル治療シミュレーターの開発
平成26年度　探索医療研究助成（シーズA）　抗炎症効果に着目した次世代型薬剤溶出性バルーンの開発
平成26年度　関西イノベーション特区以降連携事業　内視鏡一体型経皮的心嚢穿刺デバイスの開発
平成25年度　探索医療研究助成（シーズA）　抗炎症効果に着目した次世代型薬剤溶出性バルーンの開発
平成25年度　関西イノベーション特区以降連携事業　内視鏡一体型経皮的心嚢穿刺デバイスの開発
平成24年度　関西イノベーション特区以降連携事業　内視鏡一体型経皮的心嚢穿刺デバイスの開発
平成23年度　公益財団法人　鈴木謙三記念医科学応用研究財団　経皮的カテーテルによる次世代シート移植法を用いた iPS細胞由来心筋細胞移植法の開発
平成23年度　公益財団法人　福田記念医療技術振興財団　心筋細胞移植を目的としたiPS細胞の心筋細胞分化誘導及び経皮的カテーテルデバイスを用いた心筋細胞投与方法の開発研究

発表論文

Nakatsuma K, Saito N, Watanabe H, Bao B, Yamamoto E, Watanabe S, Kimura T, Inoue K. Antegrade transcatheter aortic valve implantation using the looped Inoue balloon technique: A pilot study in a swine model. J Cardiol. 2016;8-11.
Fujita T, Saito N, Minakata K, Imai M, Yamazaki K, Kimura T. Transfemoral transcatheter aortic valve implantation in the presence of a mechanical mitral valve prosthesis using a dedicated TAVI guidewire: utility of a patient-specific three-dimensional heart model. Cardiovasc Interv Ther. 2016;
Saito N. Regarding article, "A multi-artery fractional flow reserve (FFR) approach for handling coronary stenosis-stenosis interaction in the multi-vessel disease (MVD) arena." Int J Cardiol. 2016;2015-2016.
Nakatsuma K, Yamamoto E, Watanabe S, et al. Ultrathin Endoscopy-Guided Pericardiocentesis: A Pilot Study in a Swine Model. J Invasive Cardiol. 2016;28(3):78-80.
Saito N. A reason why visual-functional mismatch happens : Insights from mathematical models. Int J Cardiol. 2016;206:61-63.
Yamamoto E, Saito N, Matsuo H, Kawase Y, Watanabe S, Bao B, Watanabe H, Higami H, Nakatsuma K, Kimura T. Prediction of the true fractional flow reserve of left main coronary artery stenosis with concomitant downstream stenoses: in vitro and in vivo experiments. EuroIntervention. 2016;11:e1249-56.
Saito N. True Fractional Flow Reserve of Left Main Coronary Artery Stenosis in the Presence of Downstream Coronary Stenoses. JACC Cardiovasc Interv. 2015;8:1272-1273.
Saito N. Letter by Saito Regarding Article, "Collateral Donor Artery Physiology and the Influence of a Chronic Total Occlusion on Fractional Flow Reserve". Circ Cardiovasc Interv. 2015;8:9-10.
Watanabe H, Saito N, Tatsushima S, Tazaki J, Toyota T, Imai M, Watanabe S, Yamamoto E, Bao B, Nakatsuma K, Watanabe H, Shizuta S, Kimura T. Patient-Specific Three-Dimensional Aortocoronary Model for Percutaneous Coronary Intervention of a Totally Occluded Anomalous Right Coronary Artery. J Invasive Cardiol. 2015;27:E139-42.
Kawase Y, Saito N, Watanabe S, Bao B, Yamamoto E, Watanabe H, Higami H, Nakatsuma K, Kimura T, Matsuo H. A novel equitation to predict the pressure derived collateral flow index in multiple sequential coronary stenoses. Cardiovasc Interv Ther. 2015;30:244-250.
Watanabe H, Saito N, Matsuo H, Kawase Y, Watanabe S, Bao B, Yamamoto E, Higami H, Nakatsuma K, Kimura T. In Vitro Assessment of Physiological Impact of Recipient Artery Intervention on the Contralateral Donor Artery. Cardiovasc Revascularization Med. 2015;16:90-100.
Kawase Y, Saito N, Watanabe S, Bao B, Yamamoto E, Watanabe H, Higami H, Matsuo H, Ueno K, Kimura T. Utility of a scoring balloon for a severely calcified lesion: bench test and finite element analysis. Cardiovasc Interv Ther. 2014;29:134-9.
Yano M, Saito N, Watanabe S, Watanabe H, Nishikawa R, Fujino T, Bao B, Yamamoto E, Watanabe H, Nakatsuma K, Imai M, Makiyama T, Sakata Y, Kimura T, Inoue K. First clinical experience of the looped Inoue balloon technique for antegrade percutaneous balloon aortic valvuloplasty. Heart Vessels. 2014; 30:830-834.
Saito N, Matsuo H, Kawase Y, Watanabe S, Bao B, Yamamoto E, Watanabe H, Nakatsuma K, Ueno K, Kimura T. In vitro assessment of mathematically-derived fractional flow reserve in coronary lesions with more than two sequential stenoses. J Invasive Cardiol. 2013;25:642-9.
Bao B, Saito N, Watanabe S, Tokushige A, Yamamoto E, Kawase Y, Kimura T, Inoue K. A novel device for antegrade percutaneous balloon aortic valvuloplasty: feasibility of the looped Inoue balloon technique in swine model. Catheter Cardiovasc Interv. 2013;82:E564-8.
Watanabe S, Saito N, Bao B, Tokushige A, Watanabe H, Yamamoto E, Kawase Y, Kimura T. Microcatheter-facilitated reverse wire technique for side branch wiring in bifurcated vessels: an in vitro evaluation. EuroIntervention. 2013;9:870-7.
Watanabe S, Saito N, Tokushige A, Bingyuan B, Kawase Y, Kimura T. A novel method to deliver the filtrap coronary embolic protection filter using a manual thrombectomy catheter: in vitro and in vivo comparison with the conventional method. J Invasive Cardiol. 2012;24:159-63.