2016 Fiscal Year Annual Research Report
生体分泌組織リガメントゲルを基材とする靭帯再生技術及び人工靭帯の開発
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16H04519
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| Research Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
葛巻 徹 東海大学, 工学部, 教授 (50396909)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鳥越 甲順 東海大学, 医学部, 教授 (50126603)
中瀬 順介 金沢大学, 附属病院, 助教 (50584843)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 靭帯 / 分泌組織 / リガメントゲル / 張力印加 / コラーゲン線維 / 再生 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
コラーゲン線維は真皮、腱、靭帯、軟骨などを構成する主要なたんぱく質の一つである。正常な腱は主成分であるコラーゲン線維がすべて一方向に配向した組織を呈しており、大きな張力(約500kg/cm2)に耐えられる強靭な組織である。近年断裂したマウスのアキレス腱から採取した分泌物に数日間継続的に張力を加えることで一方向に配向したコラーゲン線維組織が形成されることを明らかにした。この組織は腱だけでなく、靭帯にも類似した組織であることから断裂した腱・靭帯から採取した分泌組織に張力を加えることで靭帯を再生できると考えた。
本研究ではウサギの断裂した靭帯からフィルムモデル法によってゲル状分泌組織(リガメントゲル)を形成し、これに応力印加することによるゲルの形状変化、コラーゲン線維組織の形成を原子間力顕微鏡（AFM)と赤外線分光法（ATR)により調べた。実験では、当初断裂した靭帯から直接フィルムモデル法で作製したリガメントゲルを試料とした。このリガメントゲルに張力を印加したところ、その組織はマウスのアキレス腱から得たゲル組織で観察されたような変化を示さなかった。AFM観察の結果、断裂した靭帯から直接形成されたリガメントゲルの表面は滑膜に覆われていることが判明した。滑膜はコラーゲン線維がランダムに配向した機械的に強固な膜であるため、張力を印加してもリガメントゲル組織内においてコラーゲン線維が配向した組織が形成されなかったものと推定された。そこで、本実験では靭帯から滑膜を除去した後にフィルムモデル法でリガメントゲルの作製を試みた。滑膜を除去して得られたリガメントゲルは、張力印加によってゲル組織全体がひも状の組織に伸長した。組織観察の結果、ゲル組織内ではコラーゲン線維が張力印加方向に配列して形成されていることが確認された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
靭帯からも腱の場合と同様に分泌組織が得られることが確認された。その分泌組織をリガメントゲルと呼称し実験を行った結果、リガメントゲルの表面に形成される滑膜を除去すると腱分泌組織(テンドンゲル)と同様に張力印加によってコラーゲン線維組織が一方向に配列した組織が得られることを明らかにした。これらの一連の実験から、滑膜を除去したリガメントゲルはテンドンゲルと同様の組織として扱うことができることが分かった。今後の研究を展開する上で重要な基礎的知見を得ることができた。靭帯の再生において、腱由来のゲルが良いのか靭帯由来のゲルが良いのかを比較検討しながら研究を進める実験を計画し、実行する段階にきている。
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| Strategy for Future Research Activity |
リガメントゲルからコラーゲン線維組織を再生させるための最適な張力印加方法について装置の試作を行って検討する。この時、テンドンゲルとリガメントゲルのどちらがよりコラーゲン線維組織の形成に適した素材であるかを比較検討しながら、より適切なコラーゲン線維組織の形成条件を明らかにする。コラーゲン線維組織の再生に最適な条件を明らかにしたところで、移植適用可能なサイズの靭帯類似組織を人工的に作製し、その力学的・組織学的評価を行い、移植実験へとつなげる計画である。
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