Basic research for the establishment of one-step cartilage repair technique using silk fibroin sponge with synovial cells and minced cartilage

• Project/Area Number: 26462322
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Orthopaedic surgery
• Research Institution: Toho University
• Principal Investigator: NAKAGAWA Koichi 東邦大学, 医学部, 教授 (30400823)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中島 新 東邦大学, 医学部, 准教授 (60583995) ; 青木 保親 千葉大学, 大学院医学研究院, 特任教授 (70584001) ; 齊藤 雅彦 東邦大学, 医学部, 助教 (30718747)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2016: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2015: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2014: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: 関節病学 / 組織工学 / 軟骨再生 / 滑膜 / フィブロイン / ヒト

Outline of Final Research Achievements

[Purpose] To examine if human synovial cells can be differentiate into chondrocytes on silk fibroin sponges (FS). [Material and methods] Human synovial cells were seeded on FS and cultured in the conditioned media for chondrocyte differentiation in the presence or absence of BMP-2. The effect of co-culture with minced cartilage was investigated histologically and biochemically. [Results] Synovial cells cultured with BMP-2 were shown to differentiate into chondrocytes on FS. Expression of SOX9 and ACAN gene and COL-2/COL-1 expression rate were elevated by co-culture with minced cartilage. [Discussion] The results of this study suggest that FS with synovial cells and minced cartilage could apply to articular cartilage repair.

Research Products

• [Journal Article] Identification of genes required for the spontaneous repair of partial-thickness cartilage defects in immature rats. (2016)
  • Author(s): Ikegawa N, Sasho T, Yamaguchi S, Saito M, Akagi R, Muramatsu Y, Akatsu Y, Fukawa T, Nakagawa K, Nakajima A, Suzuki T, Takahashi K.
  • Journal Title: Connect Tissue Res Volume: 31 Issue: 3 Pages: 190-199
  • DOI: 10.3109/03008207.2015.1121250
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Radiographic progression of large joint damage in patients with rheumatoid arthritis treated with biological disease-modifying antirheumatic drugs. (2016)
  • Author(s): 6.Nakajima A, Aoki Y, Sonobe M, Takahashi H, Saito M, Terayama K, Nakagawa K.
  • Journal Title: Modern Rheumatology Volume: 26 Issue: 4 Pages: 517-21
  • DOI: 10.3109/14397595.2015.1109785
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Relative expression and correlation of tumor necrosis factor-α, interferon-γ, and interleukin-17 in the rheumatoid synovium. (2016)
  • Author(s): 4.Nakajima A, Aoki Y, Sonobe M, Watanabe F, Takahashi H, Saito M, Nakagawa K.
  • Journal Title: Clinical Rheumatology Volume: 35 Issue: 7 Pages: 1691-7
  • DOI: 10.1007/s10067-016-3249-2
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 医学の窓 各科の話題整形外科：関節軟骨の再生医療 (2016)
  • Author(s): 中川晃一
  • Journal Title: 千葉県医師会雑誌 Volume: 68(6) Pages: 315-315
• [Journal Article] 早期変形性膝関節症の関節鏡所見 (2016)
  • Author(s): 齋藤雅彦，中川晃一，和田佑一
  • Journal Title: Bone Joint Nerve Volume: 6(3) Pages: 565-570
• [Journal Article] 関節軟骨再生医療の現状と将来展望 (2014)
  • Author(s): 中川晃一
  • Journal Title: 東邦医学会雑誌 Volume: 61(5) Pages: 232-236
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 絹フィブロインスポンジに播種したヒト滑膜細胞の軟骨分化能の検討 (2017)
  • Author(s): 中川晃一, 齋藤雅彦, 中島 新, 園部正人
  • Organizer: 第9回日本関節鏡・膝・スポーツ整形外科学会 (JOSKAS)
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道・札幌市）
  • Year and Date: 2017-06-23
• [Presentation] （パネルディスカション；膝関節の再生医療）膝関節軟骨再生医療の現状と将来展望－広範囲軟骨欠損に対する新しい治療法開発を目指して－ (2017)
  • Author(s): 中川晃一、中島 新、和田祐一、玉田 靖、富田直秀
  • Organizer: 第90回日本整形外科学会学術総会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（宮城県・仙台市）
  • Year and Date: 2017-05-19
  • Invited
• [Presentation] Covering large chondral defect with silk fibroin sponge after marrow stimulation enhances cartilage repair in a canine model (2016)
  • Author(s): Nakagawa K, Saito M, Nakajima A, Sonobe M, Takahashi H, Taniguchi S, Yamada M, Wada Y, Tamada Y, Tomita N
  • Organizer: The 13th World Congress of the International Cartilage Repair Society (ICRS), Sorrento, Italy, 2016. 9. 24-27
  • Place of Presentation: Sorrento, Italy
  • Year and Date: 2016-09-25
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Chondrogenesis of Dedifferentiated Human Articular Chondrocytes seeded on Silk Fibroin Sponges: an in vitro study (2016)
  • Author(s): Saito M, Nakajima A, Sonobe M, Takahashi H, Yamada M, Yamamoto K, Koyama K, Nakagawa K
  • Organizer: Orthopaedic Research Society (ORS) 2016 Annual Meeting
  • Place of Presentation: Orlando, Florida, USA
  • Year and Date: 2016-03-05
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] フィブロインスポンジにおけるヒト軟骨細胞培養の検討 (2015)
  • Author(s): 齊藤雅彦，中島 新，寺島史明，園部正人，高橋 宏，中川量介，谷口慎治，山田 学，玉田 靖，蛭田啓之，寺井謙介，中川晃一
  • Organizer: 第30回日本整形外科学会基礎学術集会
  • Place of Presentation: 富山国際会議場（富山県富山市）
  • Year and Date: 2015-10-22
• [Presentation] 絹フィブロインスポンジ上におけるヒト滑膜細胞からの軟骨分化誘導 (2015)
  • Author(s): 中川晃一，中島 新，齊藤雅彦，園部正人, 高橋 宏，寺井謙介，山田 学，富田直秀，玉田 靖，蛭田啓之
  • Organizer: 第34回日本運動器移植・再生医学研究会
  • Place of Presentation: ANAクラウンホテル宇部（山口県宇部市）
  • Year and Date: 2015-09-28
• [Presentation] （シンポジウム；最先端の関節軟骨再生）広範囲関節軟骨再生を目指した絹フィブロイン被覆法の開発. (2015)
  • Author(s): 中川晃一、富田直秀、玉田 靖、中島 新、熊谷 研、園部正人、齋藤雅彦、中川量介、谷口慎、山田学、齋藤知行
  • Organizer: 第７回日本関節鏡・膝・スポーツ整形外科学会 (JOSKAS)
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2015-06-18
  • Invited
• [Presentation] 絹フィブロインスポンジを利用した広範囲関節軟骨修復法の開発 (2015)
  • Author(s): 中川晃一
  • Organizer: 第40回佐倉病院研究推進談話会
  • Place of Presentation: 東邦大学医療センター佐倉病院（千葉県佐倉市）
  • Year and Date: 2015-01-29
• [Presentation] 広範囲関節軟骨欠損に対する骨髄刺激とフィブロイン被覆の併用療法の効果 (2014)
  • Author(s): 齊藤雅彦, 中川晃一, 富田直秀, 玉田靖, 柴田孝史, 園部正人, 中島新, 高橋宏, 谷口慎治, 山田学, 平方栄一, 青木秀之, 齋藤知行
  • Organizer: 第29回日本整形外科学会基礎学術集会
  • Place of Presentation: 城山観光ホテル（鹿児島県鹿児島市）
  • Year and Date: 2014-10-09 – 2014-10-10
• [Presentation] 骨髄刺激とフィブロイン被覆の併用による関節軟骨修復効果の検討 (2014)
  • Author(s): 中川晃一，富田直秀，玉田靖，柴田孝史，園部正人，中島新，齋藤雅彦，高橋宏，谷口慎治，平方栄一，青木秀之，齋藤知行
  • Organizer: 第33 回日本運動器移植・再生医学研究会
  • Place of Presentation: 第一ホテル両国（東京都墨田区）
  • Year and Date: 2014-09-27