Development of human-derived extracellular matrix product using scaffold-free tissue-engineered cartilage
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23K09099
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 56070:Plastic and reconstructive surgery-related
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
太田 智之 岡山大学, 大学病院, 助教 (90869140)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宝田 剛志 岡山大学, 医歯薬学域, 教授 (30377428)
高尾 知佳 岡山大学, 医歯薬学域, 講師 (40612429)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 培養軟骨 / iPS細胞 / グルタールアルデヒド / 細胞自己凝集 / 脱細胞化 / 軟骨再生 / 細胞外マトリックス / スキャフォールドフリー |
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| Outline of Research at the Start |
先天異常、外傷、腫瘍切除などにより耳や鼻などの変形を生じた場合には、患者さん自身の体から軟骨を採取し移植を行うことが通常の治療法になります。しかしながら健康な部位に傷をつけて軟骨を採取する必要があり、また採取できる量や加工の難しさにも課題があります。これらの問題を解決するために我々はiPS細胞から軟骨の元となる細胞を誘導し、培養軟骨を作り出す技術を開発してきました。本研究ではこれらの培養軟骨に脱細胞化処理、架橋剤処理を行うことで十分な強度を持ち、長期保存可能な移植材料を開発することを目指します。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではiPS細胞に由来する軟骨前駆細胞を用いて作製した培養軟骨に対し、脱細胞化もしくは細胞不活性化処理を行いヒト由来の細胞外マトリックス製剤を作製し移植素材としての応用可能性を検討することを目的としている。培養軟骨の創出に関してはiPS細胞より安定して軟骨前駆細胞を大量に調整する技術を確立しており、これに自己凝集化技術を用いることで数mm～数cm程度のリング形状の軟骨様組織を作成する技術を開発した。R5年度では細胞不活性化処理の予備的検討としてげっ歯類動物（マウスおよびラット）の肋軟骨に対してグルタールアルデヒドを用いた処理（GA処理）を行い、これをマウスの背部皮下に移植し検討を行った。GA処理ではサンプルを0.6%のGAに1日間浸漬し、その後0.2%のGAで1週間保管した後、80% EtOHで1日振盪し生理食塩水に1日浸漬した。同種無処理移植、同種GA処理移植、異種無処理移植、異種GA処理移植のサンプルを作成し、移植４か月後に組織を採取し標本をHE染色およびサフラニンO染色、コッサ染色を行った。HE染色、サフラニンO染色においてはいずれのサンプルにおいても移植軟骨の高度な吸収は認めなかったが異種無処理移植では軟骨膜の構造は破壊されていた。GA処理を行った2サンプルにおいて移植組織の組織構造は保たれていた。コッサ染色ではいずれのサンプルでも移植組織の石灰化は認めなかった。前述のGA処理法により移植後も軟骨の形態は安定的で、石灰化も惹起しないことが確認された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究で使用するiPS細胞由来軟骨前駆細胞の調整、品質管理法は確立されており、細胞自己凝集化技術を用いた三次元培養法についても開発済みである。本年度はげっ歯類動物の肋軟骨を用いてGA処理法の開発を行い、生体移植を行うことでその評価を行った。GA処理の問題点である石灰化に関して高濃度エタノール処理を行うことで対処し、4か月という限定的な期間ではあるが生体内で安定的であることが確認された。一方でGA処理に伴う異物反応に関しての評価は行えておらず、今後詳細な検討が必要と考える。以上より予定していたげっ歯類動物肋軟骨の処理法の開発および移植に関してはおおむね予定通りの進展状況と考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度はげっ歯類動物を用いてGA処理法の開発を行ったが、来年度以降では生体内での安定性についてより詳細な知見を得るために異物反応に関する評価やより長期の移植が必要と考える。またGAはタンパク架橋を行うことで細胞を不活性化し細胞外基質の強度を高める目的で使用しているが、ゲニピンなどより毒性の低いタンパク架橋剤を用いての検討も行う。加えてiPS細胞由来軟骨前駆細胞より作製した三次元培養軟骨に対してこれらのタンパク架橋処理を行った際の組織学的変化や機械的強度の変化、生体内での安定性についても検討を行う予定である。
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Report
(1 results)
Research Products
(2 results)
