脱細胞化大動脈異種移植片を用いた犬モデルにおける気道再建術

Airway reconstruction using decellularized aortic xenografts in a dog model.

• Shao-Fei Cheng
• Song Wu
• Qian-Ping Li
• Hong-Yang Sang
• Zheng-Yang Fan

抄録

広範囲切除後の気管再建は、胸部外科手術の課題として残っている。大動脈移植は、気管代替品としての可能性が提案されている。しかし、臨床的には自家大動脈セグメントが不足しているため、その応用は限られている。異種遺伝子大動脈バイオシートが気管代替品として使用できるかどうかは不明である。本研究では、犬を用いてその可能性を検討した。その結果、緩やかに脱細胞したウシ頸動脈を用いた気管再建術後6ヶ月目には、すべての犬が気道症状を伴わずに生存していた。移植した部位の内部では、気管内腔の気管欠損部は、明らかな炎症、肉芽形成、吻合部の漏れ、狭窄を生じることなくスムーズに修復されていた。また、組織学的検査と走査型電子顕微鏡検査の結果、移植したパッチは気管の上皮と同様の繊毛状柱状上皮で覆われており、脱細胞化したウシ頸動脈の再上皮化に成功したことが示された。これらの結果は、異種遺伝子大動脈バイオシートの気管代替材料としての前臨床試験の結果を示しており、脱細胞化したウシ頸動脈バイオシートが生体人工気管グラフトの材料になる可能性があることを示唆している。

Tracheal reconstruction after extensive resection remains a challenge in thoracic surgery. Aortic allograft has been proposed to be a potential tracheal substitute. However, clinically, its application is limited for the shortage of autologous aortic segment. Whether xenogeneic aortic biosheets can be used as tracheal substitutes remains unknown. In the present study, we investigated the possibility in dog model. The results show that all dogs were survived without airway symptoms at 6 months after tracheal reconstruction with gently decellularized bovine carotid arteries. In the interior of engrafted areas, grafted patch integrated tightly with the residual native tracheal tissues and tracheal defects in the lumen were repaired smoothly without obvious inflammation, granulation, anastomotic leakage, or stenosis. In addition, histological and scanning electron microscopy examination showed that grafted patches were covered with ciliated columnar epithelium similar to epithelium in native trachea, which indicated successfully re-epithelialization of decellularized bovine carotid arteries in dogs. These findings provide preclinical investigation of xenogeneic aortic biosheets in serving as tracheal substitute in a dog model, which proposes that decellularized biosheets of bovine carotid may be a potential material for bioartificial tracheal graft.