再生医療技術を応用した人工関節の固着性に関する実験的研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14571399
• Research Institution: Nara Medical University
• Principal Investigator: 高倉 義典 奈良県立医科大学, 医学部, 教授 (40094578)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉川 隆章 奈良県立医科大学, 医学部, 講師 (90275347) ; 川手 健次 奈良県立医科大学, 医学部, 助手 (70275329) ; 田中 康仁 奈良県立医科大学, 医学部, 助手 (30316070) ; 大串 始 産業技術総合研究所, ティッシュエンジニアリング研究センター, 研究室長
• Keywords: 再生医療 / 間葉系骨髄幹細胞 / 人工関節 / アルミナセラミック / 骨芽細胞

Research Abstract

骨芽細胞をコーティングしたアルミナセラミックと骨との早期固着性の検討
前年度に確立した骨髄間葉系幹細胞の至適培養条件を用いて、引き続き家兎を用いて実験を行った。両面にビーズ加工されたアルミナセラミック製試験片の片側に、骨芽細胞コーティングを行った。対側の面は培養を行わずコントロールとして用いた。術後3週間にて回収できたテストピースを埋入した脛骨、全16肢中、4肢はX線撮影ならびにマイクロCT撮影を行った。その後非脱灰研摩組織切片を作成し組織学的に検討した。残り12肢中、感染の3肢は除外し、9肢の脛骨を用いて引っ張り試験を行った。X線撮影では、テストピースの細胞非搭載側と骨の間には全例透亮像を認めたが、細胞搭載側では直接骨と接しているように見える部分があった。マイクロCT像では、細胞搭載面には高いCT値を示す組織が増殖し、骨形成していることが示唆された。組織学的にも細胞搭載面では、新生骨がテストピースの表面ビーズ構造の間によく進入し、機械的結合が得られていた。引っ張り試験を施行した9肢全例において、細胞非搭載面からテストピースは分離した。最大引き剥がし荷重値は細胞搭載面では1.45±0.70kgf、細胞非搭載面では0.56±0.49kgfであり、両群で有意差(p<0.05)を認めた。これらの結果から骨芽細胞をコーティングすることで、術後3週間という早期から骨との固着性が確立できることがわかった。
アルミナセラミック上でのヒト骨髄幹細胞の骨芽細胞への分化能の評価
臨床応用を考え、ヒト骨髄幹細胞を用いてアルミナディスク上での骨形成能を検討した。単結晶アルミナを用いて経時的に骨形成能を観察した。また、実際の臨床に用いられている多結晶アルミナディスク上での骨形成能をALP活性を計測することで検証した。その結果、アルミナセラミック上でもディッシュ上と同様に骨形成が起こることが証明できた。

Research Products

• [Publications] Kitamura S, Ohgushi H, Funaoka H, Takakura Y, Ito H: "Osteogenic differentiation of human bone marrow-derived mesenchymal cells cultured on alumina ceramics."Artificial Organs. 28. 72-82 (2004)
• [Publications] Tanaka, Y., Ohgushi, H., Takakura, Y.et al.: "Osteogenic Activity of Human Marrow Cells on Alumina Ceramics."Bioceramics. 16. 181-184 (2003)