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

2005 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): 矢島 弘嗣 奈良県立医科大学, 医学部, 助教授 (20221640) ; 大串 始 独立行政法人産業技術総合研究所, セルエンジニアリング研究部門・組織・再生工学研究グループ, グループ長 (80213669) ; 三井 宜夫 奈良県立医科大学, 医学部, 名誉教授 (70145845)
• Keywords: 骨髄間葉系幹細胞 / 血管柄付き骨移植 / 人工骨

Research Abstract

H.15、H.16年度の研究により、全気孔連通型ハイドロキシアパタイトを足場として骨髄間葉系幹細胞を培養し、これに血管束移植術をおこなうことで、血管柄付きハイブリッド人工骨の作製が可能であることが判明した。さらにこの血管柄付きハイブリッド人工骨を血管束移植2週後にシリコンラバーで包むことで血行不良部位での活性を調べた結果、骨形成能を維持し得ることも判明した。H.17年度は、血管柄付き人工骨以外に、対象群としてシリコンラバーで包んだ後に血管柄を結紮して血行を途絶させた群、コントロール群として培養細胞を含まない群をそれぞれ10個体ずつ作製し、統計学的検討もおこなった。血管束移植4週後で、血管柄付き人工骨は、血行を有さない対象群およびコントロール群に比して骨形成能の指標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有意に高値であった。組織学的にも、血管柄付き人工骨では気孔内に新生骨の形成を認め、新生骨は移植血管の周囲のみならず、シリコンラバーと接する辺縁にも存在しており、人工骨全体に血管新生が広がっていることも証明された。一方、対象群では気孔内には壊死組織しか認めず、血行不良部位では培養人工骨単独では活性を維持できないことが判明した。コントロール群では血管新生の広がりは認めるものの骨形成は一切認めず、血管柄付き人工骨にみられた新生骨は培養した骨髄間葉系幹細胞由来であることが分かった。
本研究により、移植血管から人工骨全体に血管新生の誘導可能な全気孔連通型ハイドロキシアパタイトを足場として骨髄間葉系幹細胞を培養し、これに血管束移植を行うことで、血行不良部位でも骨形成能を維持できる血管柄付きハイブリッド人工骨が作製可能であることが判明した。