バイオ3Dプリンタを用いて広範囲骨欠損再建法の確立を目指す研究

Research Project

Project/Area Number	22K09383
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 56020:Orthopedics-related
Research Institution	Saga University
Principal Investigator	馬渡大介佐賀大学, 医学部附属病院, 客員研究員 (50916913)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	村田大紀佐賀大学, 医学部, 助教 (00772683) 中山功一佐賀大学, 医学部, 教授 (50420609) 馬渡正明佐賀大学, 医学部, 教授 (80202357)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000) Fiscal Year 2024: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000) Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000) Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Keywords	骨再生 / バイオ3Dプリンタ / Scaffold free / 広範囲骨欠損再建
Outline of Research at the Start	本研究では，これまで蓄積してきたバイオ3Dプリンタでの構造体作製の技術やノウハウを基に，独自の手法を用いて骨組織体を創出し，広範囲骨欠損に対する新たな治療法を提案することを目的とする。現在，細胞のみで骨組織を創出して，広範囲骨欠損を再建した例はない。世界に先駆けて，骨組織体による広範囲骨欠損の再建に成功することができれば，既存の研究に用いられている人工材料の問題を一斉に解決することができる。
Outline of Annual Research Achievements	本研究の目的は、間葉系幹細胞(MSCs)など、複数種類の細胞から成る細胞構造体を、バイオ3Dプリンタを用いて作製し、複数段階の分化誘導を施すことで、骨組織体を創出することである。本研究では複数段階で分化誘導を行う事を想定しているが、各分化誘導の培地組成や成長因子の濃度について最適な条件を明らかにする必要がある。そこで、MSCsから作製した細胞凝集塊を用いて、成長因子の濃度や培地組成について検討を行い、最適な条件が明らかなとなった。今後は3次元構造体において、同様の検討を行い最適な条件を明らかにする必要がある。また、破骨細胞についても培養方法、培養期間の検討を行い、培養方法を確立した。現在はMSCsとの共培養について検討を進めている。実験動物を用いた移植実験では、構造体の移植方法を確立した。また、移植後の動物管理や移植部の評価についても検討を継続しており、予備実験では良好な結果が得られている。以上の検討によりMSCsの分化誘導条件について、おおよその傾向を把握することができた。また、破骨細胞の培養方法について確立することができた。更に実験動物への移植について構造体の移植方法を確立することができた。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 構造体作製のための分化誘導条件の検討については順調に進んでいる。破骨細胞の培養方法について課題が浮上し、培養方法の確立のために当初の想定よりも時間を要した。しかし、計画全体への影響は小さかった。
Strategy for Future Research Activity	細胞構造体を作製するための最適な細胞構成比率や分化誘導条件について、細胞凝集塊を用いて最適な条件を明らかにした。今後は3次元構造体で同様の検討を行う必要がある。また、破骨細胞との共培養についても最適な条件を決定する必要がある。各条件が整い次第、速やかに実験動物への移植実験を開始する予定である。