経皮的に生体内に注入できる骨形成因子のための新しい合成担体の開発と応用

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10671351
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: 斎藤 直人 信州大学, 医学部, 助手 (80283258)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 清水 富永 信州大学, 医学部附属病院, 助手 (40283270) ; 江原 宗平 信州大学, 医学部附属病院, 講師 (40176780) ; 斎藤 覚 信州大学, 医学部附属病院, 講師 (20175350) ; 高岡 邦夫 信州大学, 医学部, 教授 (30112048)
• Keywords: 骨形成因子 / 担体 / ドラッグデリバリーシステム / 骨 / 生体分解性ポリマー / ポリ乳酸-ポリエチレングリコールブロック共重

Research Abstract

骨形成因子(BMP)は生体内で未分化間葉系細胞を軟骨形成細胞、骨形成細胞に分化、増殖させ骨を誘導するサイトカインであるが、その作用を生体内で発揮するためには適した担体が必要である。BMPの担体の1種として、経皮的に注入が可能な生体分解性ポリマーの開発を行った。用いたポリマーはポリ乳酸-ポリエチレングリコールブロック共重合体(PLA-PEG)である。
まずPLA-PEGがBMPの担体として適しているか調べる目的で、数種類の異なる分子量と組成をもつPLA-PEGを作成した。rhBMP-2を混合して、5週齢マウス背筋内に埋入し、異所性骨形成能を比較検討した。結果は、PLAとPEGのモル比が約55:45の場合にBMPの担体として適していることが判明した。このモル比をもち全体の分子量が2100(P1),3200(P2),6400(P3)および9500(P4)の4種類のPLA-PEGを検討した。
これらのPLA-PEGは温度によってその流動性が大きく変わる。そこで体温では流動性が小さく、それより高温では流動性が高くなり、しかもBMPの担体として優れた骨形成能を示す最適なPLA-PEGを決定しなければならない。生体外での流動性を検討した結果、分子量が大きくなるに従って流動性が低下し、P1からP3は注射が可能であるが、P4は不可能であった。また、生体内での骨形成能はP4が最も優れていて、分子量が低下するにしたがって異所骨を形成しにくくなった。これは分子量が小さいものは生体内で拡散してしまうためと考えた。以上より、経皮的に注入が可能なBMPの担体として、P3が最も優れているという結論に達した。
今後は、このP3を用いて、経皮的なBMP/PLA-PEG複合体の注入による、骨欠損の修復、骨折治癒、脊椎固定などの臨床応用に即した動物実験を行っていく予定である。

Research Products

• [Publications] 斎藤,直人: "骨形成因子(BMP)の担体として機能する生体材料" 整形外科. 48. 1133-1137 (1997)
• [Publications] 斎藤直人: "骨形成因子(BMP)と担体の複合による骨組織の再生" 生体材料. 15. 311-313 (1997)
• [Publications] Takaoka K: "Biomaterials engineering and devices:human applications" The Humana Press (in press),
• [Publications] Takaok K: "Tissue engineering for therapeutic use" Elsevier Science B.V (in press),