Posted at the Institutional Resources for Unique Collection and Academic Archives at Tokyo Dental College,

Available from http://ir.tdc.ac.jp/

Title ティッシュエンジニアリングと歯科医療

Author(s) 上田, 実

Journal 歯科学報, 100(8): 724-729

URL http://hdl.handle.net/10130/954

Right

724

- 歯学の進歩 ･現状 -

ティッシュエンジニアリングと歯科医療

上 田 実

名古屋大学大学院医学研究科

頭頂部 ･感覚器外科学講座

は じ め に

21世紀には世界は空前の高齢化社会に突入 し,

近い将来,65歳以上の人口が全体の20%以上を占

めるといわれる｡これら高齢者の多 くは,なんら

かの身体機能の障害を抱えているので,障害が重

度になれば,臓器移植や人工臓器(人工材料)に親

らざるをえない｡最近,移植医療の話題がよくと

りあげられるのはこのような背景があるからであ

るO しかし臓器移植には ドナーの不足と免疫拒絶

という問題がついてまわり,人工臓器は機能面で

課題が残されているOそこでより優れた代替臓器

の開発がもとめられようになった｡このような状

況のなかでテッシュエ ンジニア リング(Tissue

Engineering)という新 しい科学が誕生 したので

ある｡ティッシュエンジニアリングはもともとは

アメリカで生まれた工学と生命科学にまたがる学

際科学である｡日本では組織工学あるいは再生工

学とよばれ 細胞とマ トリックスを組み合わせる

ことで自在に生体臓器を再生させることができる

ので,将来の移植医療を革新する技術とみなされ

ている｡そこで本稿ではさまざまな可能性を秘め

たティッシュエンジニアリング研究の現状を解説

するとともに,21世紀のリーディング ･テクノロ

ジーとして期待されているこの技術を産業面から

も評価 してみたい｡

アメリカにおけるヒト組織利用の現況

移植というと,心臓や肝臓のような臓器移植を

考えがちだが,実際は骨や皮膚のような組織の移

植の方が,手術件数としては多い｡

アメリカでは屍体から採取された様々な組織で

の利用が進んでいる｡アメリカ赤十字社のティッ

シュサービスは全米各地か ら集められたヒトの

骨,皮膚,じん帯,それに血管や心臓弁を処理 ･

保存 し,需要に応 じて各地の医療機関に配送する

業務をおこなっている｡ティッシュサービスから

提供される移植組織は年間72,000ピースにのぼ

り,これは全米で使用される組織の約1/4にあた

る｡ "ヒト組織バンク"がアメリカの医療現場に

完全に根付いていることがわかる1)｡このような

ヒト組織の徹底利用という伝統が,あとでのべる

アメリカのティッシュエンジニアリング産業の発

展を促進したと考えられる｡

組織バンクから供給されるヒト組織の中でもっ

とも多いのは骨である. ドナ-から採取さオ1た骨

組鰍 ま消亀 凍結,乾燥などの一連の処理が行わ

れたのち有償で病院に提供される｡6割が整形外

科領域に,また4割は歯科領域に供給されるとの

ことである｡また民間組織バンクであるクライオ

ライフ社は,すでに20000個の心臓弁を提供 し,

重症の心臓病患者の救命に役立った｡既存のどの

人工材料よりも優れたこれらヒト組織への需要は

Minoru･UEDA:TissueEnginee一･ingandDentistry(DepartmentorOralandMaxilloracialSurgery,GraduateSchoolofMedicine.NagoyaUniversity)

別刷請求先 :〒466-8550 名古屋市昭和区鶴舞65名古屋大学大学院医学研究科

頑頚部 ･感覚器外科学括座 上田 実

- 6-

歯科学報

大きく,年々増加の傾向にある｡これに対して日

本の組織バンクの活動は低調である｡皮膚バンク

は東京と近畿に-ヶ所ずつ設置されているが,ド

ナー不足(東京で年間50人)は解消されていない｡

骨バンクについては全国的な組織すらあるわけで

はなく,自分の病院内でつかう量を保存する施設

内バンクにとどまっている｡これまでの生体組織

にかわる人⊥材料を開発するためにはティッシュ

エンジニアリング技術に活銘を求めざるをえな

い｡

臓器移植と人工臓器にみられる日米格差

一方,組織障害がさらにすすんだ重症の月蔵器不

全患者も増加の一途をたどっている｡この場合に

は臓器移植が有効な治療法になる　　　年にア

メリカで行われた心臓移植は　　例,肝移植は

例,腎移植は　　　例,樺移植は　　例｡

いずれの臓器もR木と比べると圧倒的に多い(義

｡日本では　　年に施行されたいわゆる

臓器移植法に基づき, 4例　　年2月現在)の脳

死患者からの且蔵器移植が実施されたが,移植を必

要とする患者をまかなうには到底いたっていな

い｡日本臓器移植ネットワーク2)によれば,医学

的に見て移植をしなければならない患者の数はJL､

臓移植が　　　　　名,肝臓移植が年間約

名,肺移植が必要な患者は729名と推定されてい

る｡しかし移植を求めて実際に登録をしている患

者数はjL､臓移植で16名,肝臓移植で26名,肺移植

で4名と極端にすくない｡この数字は移植待機患

者の大半が日本での移植手術に期待をもてず,海

外での移植を望んでいることを示唆している｡そ

のことを裏付けるように　　　年までに海外での

移植手術をうけた患者数は心臓移植が35名,肝月蔵

移植が約200名,肺移植が5人といわれ,その数

は現在も増え続けているo　しかし外国でのR本人

患者の移植手術は,それぞれの国にも多くの移植

待機患者が存在するなかで, ｢つ憶番待ち｣の列に

強引に割り込んだ印象を与え,好ましいこととは

いえない｡いずれ国際的な問題として厳しい批判

が向けられることは避けられないだろう｡した

表1　アメリカの月蔵器別移植数

725

臓器名

心　B蔵

肺

心　肺

腎　月蔵　　　　　　　　　　　　　L L990

肝　月蔵

合　計

表2　アジア･オセアニアの臓器別移植数1997)

Eg　名

心　臓

オーストラリア

中　国

ニュージーランド

シンガポール

台　湾

心　月蔵(同時移植)

オーストラリア

7 3　0　7　2　1 2　1　3　0　26　　　　　1　　　　　2 0　0　4　0　93　　　　　1　　　　　2

7

肝　月蔵

オ-ストラリア

中　国

日　本

韓　国

台　湾

r

r

J

t

f

.

3

　

‾

-

.

.

.

.

　

5

　

9

1

　

　

　

　

　

　

　

1

日坦

9

　

2

　

7

　

4

　

7

2

　

　

　

　

　

1

　

　

1

1

腎　臓

オーストラリア

中　固

インド

インドネシア

日　本

韓　固

フィリピン

316　　　326

993　1, 145

40　　　　50

19　　　15

236　　　229

429　　　390

112　　　133

シンガポール

台　湾

タ　イ

膵　月蔵

オーストラリア

中　国

1　6

31

8　0

1

2　5

-　　　ヽソ】

9

　

(

H

u

　

〇

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

一

h

U

　

5

　

0

0

6

　

7

　

3

　

　

　

　

　

6

　

8

　

　

　

　

　

2

　

3

　

7

2　0

塵　臓(同時移植)

オーストラリア ll

一　7　一

726 上田:ティッシュエンジニアリングと歯科医療

がって臓器移植はドナー不足や長期の免疫抑制剤

の使用など多角的な面からみて,やはり過度的な

医療とみざるをえないのであるO

それでは移植医療のいまひとっの柱である人工

臓器の現状はどうだろうか｡この場合は,工業生

産品なのでドナーの問題はないといえるが,全く

別の問題がもち上がってくる｡つまり人工臓器の

生産がどこで行なわれたかという問題である｡日

本で最も使用塵度の高い人工関節と心臓ペース

メーカーをみると,ほとんど輸入品にたよってい

てそれぞれの自給率は　　　　　　　と驚くほど

低い｡その他の輸入超過外科用デバイスは人工心

臓弁(自給率　　　人工血管　　　　骨接合品

がある3)｡これらはいずれも国民の身体機

能を維持のために極めて重要なデバイスであるに

もかかわらず,海外輸入に依存する現在のような

状況は固家戦略的に見ても大いに問題がある｡テ

ィッシュエンジニアリング技術の導入によって新

たな人工臓器開発に取り組むべきだろう｡

ティッシュエンジニアリング研究の現状

ドナー不足が続く月蔵器移植,限界がみえてきた

人工月蔵器,そこでティッシュエンジニアリングと

いう研究分野に大きな期待が集まるようになった

のは自然の流れである｡現在,世界のティッシュ

エンジニアリング研究をリードするのはアメリカ

であるo　ヨ-ロッパも独自の研究分野を確立しつ

つあるがアメリカには追いっいていない｡ I一方,

わが園では　　年ようやくティッシュエンジニア

リングを専門とする学会(日本組織工学会)が結成

されたという段階である｡

こうしたアメリカのティッシュエンジニアリン

グ研究の大発展のきっかけとなったのは, 80年代

初頭におこった　　　　らの培養皮膚の成功であ

ろう｡　　　らはそれまで不可能とされていた

皮膚表皮細胞の重層化を特殊な栄養細胞を使うこ

とで可能にした.重層化した表皮シートは熱傷な

どの表皮欠損治療に応用できることがわかり実用

化への遠が開かれた｡　　年,世界ではじめて培

養皮膚を使った全身熱傷の子供の治療例が報曹さ

れ, -気にこの分野への関心が高まった｡興味深

いことにまったく同時期に　　　　　ら

らといったハーバードやマサチューセッツ工科大

学などのグループがあいっいで培養皮膚の開発に

成功している｡　　　らはスポンジ状のマト

リックス内に細胞を封入して,深い貢皮欠損の治

療のための培養皮膚を開発した｡また　　　は

線維芽細胞とコラーゲンゲルの中で三次元的に作

製した真皮の表層に表皮糸田月包を増殖させ,皮膚組

織と等価の培養皮膚を作製している｡これらのコ

ンセプトでつくられた培養皮膚はその後商品化さ

れ　　　　型はエビセル⑪　　　　　社7))とい

う商品名で　　　型はアプリグラフ⑪

社8))という名称で,また　　　　型は

ダーマグラフト⑪

社9))として販売されている(図1)｡最近

兄弟　　　　らのボストングループが培養

軟骨,培養心臓弁,培養骨の研究成果を発表し,

新たなティッシュエンジニアリング･ブームが起

きている｡

一方,遅れの目立っていたわがEgのティッシュ

エンジニアリング研究も,ここ数年急速な進歩を

とげ,培養骨,培養皮膚,培養軟骨などではアメ

リカの研究に追い付き,一部は臨床応用が始まっ

ている｡歯科領域では,歯槽骨造成のための未分

化問葉系細胞とマトリックスの移植,インプラン

ト周囲の欧組織処理のための培養粘膜移植などは

図　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　社)商吉封ヒされた　　　型培養皮膚の代表例

～-　8　一

歯科学報　VoL

日本独自の技術といってよい｡歯科は伝統的に人

工材料を多用する分野であり,ティッシュエンジ

ニアリング組織を活用しやすい領域である｡今後

の課題はアメリカの模倣ではない我が国独白の研

究を作りだし,その技術を産業に結びっけていく

ためのシステム作りということになる｡

ティッシュエンジニアリング技術の産業展開一世

界制覇を冒ざすアメリカ

現在,経済の世界では第三の産業革命の時期と

もいわれている｡その中でティッシュエンジニア

リングを核とするバイオ産業はもっとも往目を集

めている分野である｡ティッシュエンジニアリン

グを産業展開という視点でみると培養骨,培養皮

膚,培養軟骨(図2)などの組織は,第I一世代の

ティッシュエンジニアリング製品に分類され,技

術的には完成の域に達している｡これに対してJL､

月蔵,肝,腎などの第二世代のティッシュエンジニ

アリング月蔵器は糸田月包,マトリックス,サイトカイ

ンに加えて,細胞を維持するための血管系が必要

である.この間蓮を解決するために,体外循環系

の導入や細胞のカプセル化などの工夫が行われて

いるが,臨床応用までにはいましばらく時間がか

図2　ティッシュエンジニアリングにより製品化

された培養細胞

9

727

かるだろう｡いずれ万能細胞(E S細胞)や遺伝子

組換え動物の技術が導入されれば,これらの培養

臓器は本格的に月蔵若移植にとって変わる可能性が

ある｡さらに,第三世代では特定遺伝子の導入技

術が確立し,既存の組織,月蔵器にはない,多機能

をもっティッシュエンジニアリング組織や臓器が

生みだされるだろう｡すでに,血液凝固園子や抗

塗物賓を分泌する培養皮膚(スーパースキン　が

開発されている｡将来は鋼のように強い骨,アル

コールに酔わない肝臓のような,夢のようなこと

が実現するかもしれない｡

ところで,このような先進バイオ技術を大衆化

し,広く普及させるためには産業化がもっとも有

効な手段である｡アメリカでは,第一世代の

ティッシュエンジニアリング組織は,ベンチャー

企業によってつぎっぎと商品化が進められ,塊

荏,企業数は40社以上にのぼっている｡わが国で

も1日も早く市場化のための環境整備をすすめる

べきである｡これらのベンチャー企業は出発点で

は大学と社会をむすぶためのパイプ役として働

き,やがて大規模な産業に進化してゆくだろう｡

日本で　　年2月に,われわれの技術を蓋に培養

皮膚の製造と販売を目的としたジャパン･ティッ

シュエンジニアリング社(愛知県蒲郡市,図3)が

設立された｡アメリカからおくれること,実に15

年｡わが回にもティッシュエンジニアリングの産

業化をめざす企業が立ち上がった意義は大きい｡

着実に発展していくことを願いたい｡

図3　ジャパン･ティッシュエンジニアリング社

(愛知県蒲郡市)

728 上田:ティッシュエンジニアリングと歯科医療

このようなバイオ産業の市場は,現在推定され

ているところによると,世界規模で約48兆円,冒

本国内でも約5兆円といわれる3)｡培養皮膚や培

養骨のようなティッシュエンジニアリング製品の

みに限っても世界で約10兆円の塊槙があるとい

う｡また,日本経済新聞と三菱総合研究所が共同

で実施したアンケートの市場調査では人工月蔵器･

人工組織の日本国内の市場は　　年に　　億円,

世界では3兆　　億円と推定されている｡ただし

これらの市場の大半はアメリカによって占められ

ると想定されており,過去10年にわたるアメリカ

のバイオ国家戦略の成功がここでもみられる｡日

本ではようやく大学,企業,政府の協力体制がで

きっっある段階で,産業展開は大幅に遅れてい

る｡残念ながら我が国のティッシュエンジニアリ

ング産業の創世紀ははじまったばかりである｡

ティッシュエンジニアリング産業における大学の

役割

日米のバイオ産業の現状を比較すると,研究,

臨床応用,産業化のどれをとっても日本の遅れが

冒立っ｡しかしこれは研究者の能力や会社の技術

力の差ではなく,それらをとりまく環境の格差に

原因があると考えざるをえないO　そもそも産業の

もとになるのは基盤技術の開発である｡しかし,

この20年間に蓋盤技術をっくるための団のバイオ

関連研究予算はアメリカとの間に4倍の差がっい

た｡こうした状況を打開するために　　　年から

はじまった政府のミレニアムプロジェクトでは,

生命科学関連予算として, 5年間で総額2兆円が

投入されることが決まった｡今後これらの国家資

金をもとに,活発な研究活動と事業化の動きが出

ることを期待したい｡

つぎに大学の研究成果が産業として発展するた

めの,技術移転のシステムついてに触れたい｡日

本の大学と企業を仲介するのは　　　技術移転機

関)であるが,その数は米国の二十分の-しかな

く,バイオの蓋本的発明は1件も特許化されてい

ない｡さらに大学技術を基にした企業の件数はア

メリカが　　件であるのに対して日本では3件に

しかすぎない11)｡研究者の知的財産を権利(特許)

化する体制が未整備であったためである｡

さらに日本のバイオ研究を主に担うのが国立大

学であるというのも問題である｡匡1家公務員と企

業とが結びっき,その視野にビジネスもはいって

くるとなれば｢企業との癒着｣という後ろぐらい

イメージがついてまわり,どうしても産学共同を

敬遠しがちになる｡しかしある資料によるとアメ

リカの生命科学関連の研究者のうち40%は何らか

の形でベンチャー企業と関連をもち,研究費の20

%をベンチャ-企業から調達しているといわれ

る｡ほとんどを固からの研究費にたよる日本の国

立大学とは大違いである｡

古来,独創的な研究は原理原則の中から産まれ

てきた｡そして原理原則をみつけるのが大学のつ

とめである｡しかし,原理原則をみつけたとして

も,直ちに社会に貢献しうる技術になるというこ

とではない｡何度もいうように大学にある原理原

則を技術に結びっけるには基本的な特許をとるし

かない｡今後は学問至上主義の研究者のマインド

にも変化が求められるだろう｡

お　わ　U　に

歯科領域には昔から,人工材料研究の長い歴史

があり,多くの知見が蓄積されているはずであ

る｡その意味ではティッシュエンジニアリング研

究をすすめるうえでもっとも通した環境と言える

だろう｡ティッシュエンジニアリング技術をもと

にして生み出される新しい材料は, 21世紀の歯科

医療の現場を根本的に変えるかもしれない｡歯科

に限らず現在あらゆる分野でバイオ関連の技術革

新は猛烈なスピードですすんでいる｡われわれも

その競争におくればせながら参入した以上,大学

と企業の連携を密にし,研究成果を新しいビジネ

スの種として育てる仕組みを一刻もはやく構築す

ることがのぞまれる｡

本論文の要旨は,歯科学報通巻100巻記念第269回東京

歯科大学学会例会　　年6月,千葉)において言己念講演したものである｡

10

歯科学報

参　考　文　献

1)アメリカ赤十字のホームページ:　:

red-cross.ore/tossie/tblocs.htm1

2)日本臓器移植ネットワーク資料より

3)新エネルギー･産業技術総合開発機構平成10年度先導研究報菖書｢三次元締胞組織モジュール工学調査

研究｣

4) Rheinwald, J. G. and Green, H. : Cell, 6 :344-352, 1975.

5) Boyce, S. T. andHansbrough, J. F. : Surgery,

103:

･lL 已.(､t a主:　　　､211 :　　　　　工198上

729

社のホームページ:

me. com/prodserv/tissue-repair/epicel/welcom.

htm

社のホームページ

apligraf.com/html/home.htm

9l C　　(　　　　　　　　　　　､ FJIl　､

ructs : From Lab. Bench to Navket. Proceeding

of the　4th International Conference on Cellular

Englneering. 30 Nov.13 Dec. 1999 Nara-Japan.

廿　　　:冒　　　　　　　　　っ10:825

-830, 1999.

ll)エコノミスト2/8号,毎日新聞社

- ilil -