ベトナムの科学者、血液凝固を起こさない人工血管を開発

レ・グエン・ミー・アン（Lê Nguyễn Mỹ An）修士は、直径3～6mmで血液凝固の問題を克服した人工血管を作る方法を見いだし、動物実験の準備を進めている。

人工血管は、ホーチミン市国家大学に属する国際大学（Trường Đại học Quốc tế）生体医工学部のグエン・ティ・ヒエップ（Nguyễn Thị Hiệp）准教授が、2012年から生体高分子材料を用いて研究・開発してきた。当時、材料はいずれも構造と物理的性質の要件を満たしていた。しかし、実験室で移植したところ、1か月後に血管内に血栓が形成され、試験は失敗に終わった。

この研究を引き継ぎ、2017年末、ヒエップ准教授はレ・グエン・ミー・アン修士（25歳、ホーチミン市国家大学国際大学に勤務経験あり）を指導し、人工血管の血液凝固という課題の解決に取り組んだ。

今回、研究チームは、弾性や伸縮性、生体適合性に優れた疎水性高分子のポリウレタン（PU）とポリカプロラクトン（PCL）に加え、高分子ポロキサマーを3～8%の割合で配合した。この材料の親水性により血液中の血小板の付着が抑えられ、血管内の血流が保たれるため、血栓の発生を防ぐことができる。

走査型電子顕微鏡で見た人工血管のナノファイバー構造。（写真：研究チーム）

血管の作製には、物質を混合して型に流し込む従来の方法ではなく、エレクトロスピニング（電界紡糸）技術を用いた。原料をナノサイズの微細な繊維に変えることで、材料と細胞の接触面積を増やし、細胞がよく付着するようにした。

アン氏によると、人工血管は損傷した血管の一部を置き換えるために移植され、輸送・循環機能の回復を助ける。人工血管には、弾性があり、血流の圧力に耐えられること、そして体内の環境に適応できる高い生体適合性を持ち、移植後に免疫系に拒絶されて炎症や感染を起こさないことが求められる。特に、材料の成分が血液凝固を引き起こさないことが重要だという。

一般に、人工血管は直径が小さい（6mm未満）ほど血液凝固を起こしやすい。その原因は、材料の内側と外側の表面が処理・改良されていないことにある。ヒエップ准教授とアン氏が開発した人工血管は、血液凝固を起こさない小口径（3～6mm）の人工血管の作製に初めて成功した研究だという。

アン氏によると、この技術を用いる場合、繊維の品質とサイズは回転速度と印加する電流の強さに左右される。回転が速すぎると繊維同士が付着して滑らかな膜状の層となり、血液細胞が付着しにくくなるためだ。研究チームはさまざまな条件で比較し、ナノファイバーのサイズと配列が均一になる適切な回転速度を突き止めた。

ナノファイバーは固定された管状の枠に吹き付けられ、直径3～6mmの小口径の人工血管となる。血管の外側は疎水性のPUとPCLの繊維で、内側には血液凝固を防ぐためにポロキサマーの繊維が加えられている。

この血管は十分にきめ細かい構造を持ち、伸縮性と弾性にも優れている。チームが実験室でウシの内皮細胞を用いて試験したところ、人工血管の生体適合性は80%を超え、細胞に対する毒性がなく、血栓も発生しないことが示された。

ベトナムでは、医療用の人工血管は輸入品に頼っている。中国や米国などの海外の研究グループも人工血管の作製に成功しているが、主に材料の機械的・物理的特性に焦点を当てたものにとどまっている。ヒエップ准教授の研究をアン氏が発展させた今回の人工血管は、血液凝固を起こさない小口径の人工血管の作製に初めて成功した研究だという。この人工血管はこれまで実験室での細胞試験を経ただけで、承認された医療製品ではない。

初期試験の成功を受け、アン氏らはマウスへの移植を計画しており、その後ヒトの組織での試験に進み、段階的に製品の実用化を目指す。「成功すれば、この人工血管を試験生産し、国内のいくつかの病院に供給して輸入品への依存を減らすことができるでしょう」とアン氏は語った。