生体内でのマイクロ・ナノ構造制御による運動系器官の再建

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15086206
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 高久田 和夫 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 教授 (70108223)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 今井 庸二 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 教授 (50013975) ; 伊藤 聰一郎 東京医科歯科大学, 疾患遺伝子実験センター, 助教授 (10242190) ; 宗田 大 東京医科歯科大学, 大学院・医歯学総合研究科, 教授 (50190864) ; 堀江 三喜男 東京工業大学, 精密工学研究所, 教授 (00126327)
• Keywords: 生体力学 / 生体材料 / 力学的刺激 / 組織工学 / 運動系器官 / マイクロ構造

Research Abstract

これまでの再生医工学では,細胞を生分解性のスカフォールドとともに移植して再生しようとしているが,運動器系の組織では再生組織が成熟せずスカフォールドの分解とともに再生組織が崩壊するので実用化は困難である.そこで本研究では生体内で適切な力学的環境を実現することにより,力学的に機能しえる組織の再建を目指す.
本年度は力学的環境制御下における細胞・組織の分化成熟とリモデリングを調べるためにラット背部皮下モデルを応用し,自家膝蓋靭帯を移植して荷重状態と靭帯の強度変化を調べた.その結果,無荷重状態では靭帯は速やかに強度を失うとともに組織自体が吸収されていくこと,静的な荷重負荷だけでも組織の吸収を遅らせる効果があること,さらに動的な荷重負荷により組織の強度低下が顕著に抑制されることが分かった.また材料周囲の結合組織であるカプセルの性状が力学的な環境にどう影響されるかを調べるために,種々の太さの繊維を種々のピッチで編んだメッシュをラット背部皮下に移植して,コラーゲン線維の走行状態を調べた.その結果,一定の太さの繊維の回りには線維組織が円周方向に配列し,ピッチ間隔が狭いと線維組織が合体してメッシュ全体がカプセル化されることがわかった.このことを利用して繊維構造を設計するとカプセル組織を制御できる可能性がある.またラット胎児海馬細胞由来の神経幹細胞を培養し,末梢神経再建の実験を行った.幹細胞移植により神経再生は加速化され,移植細胞はシュワン細胞などに分化していた.移植グラフトの最適化と組み合わせると,大きな欠損部での神経再生が可能になると思われる.