骨髄間葉系幹細胞を用いた血管柄付きハイブリッド人工骨の開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15591597
• Research Institution: Nara Medical University
• Principal Investigator: 冨田 恭治 奈良県立医科大学, 医学部, 講師 (80237122)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 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 ; 矢島 弘嗣 奈良県立医科大学, 医学部, 助教授 (20221640) ; 三井 宜夫 奈良県立医科大学, 医学部, 教授 (70145845)
• Keywords: 骨髄間葉系幹細胞 / 血管柄付き / 人工骨

Research Abstract

血管柄付きハイブリッド人工骨を作製するにあたり、基盤となる人工骨は東芝セラミックス社製のNEO BONEを用いた。NEO BONEは多孔質ハイドロキシアパタイトであり、気孔間が連通しているのが最大の特徴である。そのため骨伝導能に優れていることと移植血管からの血管新生に適していると予想されたことが本実験にNEO BONEを用いた理由である。ラット骨髄間葉系幹細胞を直径6mm、高さ15mmの円柱体の人工骨上で培養し、骨芽細胞に分化させることでハイブリッド人工骨を作製した。このハイブリッド人工骨は、アルカリフォスファターゼ活性を測定することにより骨形成能を有していることを確認した。次にハイブリッド人工骨にラット伏在動静脈を移植し、二週間大腿部皮下で栄養した。二週後、大腿動脈を血管柄とする血管柄付きハイブリッド人工骨を、手術顕微鏡を用いて作製し、シリコンラバーで人工骨を包み周囲から隔離した状態でさらに二週間大腿部皮下で栄養した。血管柄を結紮したものを対象群とした。血管柄により栄養された人工骨では、骨芽細胞の分化マーカーとなるアルカリフォスファターゼ活性およびオステオカルシン含量は、対象群に比べて有意に高値を示していた。また組織学的にも、血管柄により栄養された人工骨では、移植血管から人工骨全体の血管新生がみられ、気孔内には新生骨が確認できた。一方、対象群では、移植血管は閉塞しており、気孔内には壊死組織しか認めなかった。これらの結果から人工骨と培養細胞を組み合わせたハイブリッド人工骨に血管束移植を行うことで、血行不良な場所にも移植可能な"血管柄付きハイブリッド人工骨"を作製できることが実験的に示唆された。