進化分子工学と先端接着技術による損傷椎間板の治療法の開発と実用化に向けた検討

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K10823
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 荒瀧 慎也 岡山大学, 医学部, 客員研究員 (40714994)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 尾崎 敏文 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 教授 (40294459) ; 松川 昭博 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 教授 (90264283) ; 吉村 将秀 岡山大学, 大学病院, 医員 (70751858) [Withdrawn] ; 宇川 諒 岡山大学, 大学病院, 医員 (30756656)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 生体材料 / 可視光硬化型ゼラチン / 椎間板再生

Outline of Annual Research Achievements

これまでに申請者らは理化学研究所との共同研究で新たな生体材料として可視光硬化型ゼラチンを開発した。この材料は生体に接着し，有機溶媒を用いないので成長因子をはじめあらゆる薬剤の担体になりうる。これまでの研究でこの可視光硬化型ゼラチンに骨髄間質細胞を加えることで骨軟骨欠損動物モデルにおいて，その効果を確認した。今回、可視光硬化型ゼラチンに成長因子及び細胞移植を組み合わせることで、革新的な椎間板の再生技術を開発する。成長因子としてはBMP7を用い、移植する細胞は、培養した線維輪細胞を予定している。
平成２８年度は、ラットの尾椎椎間板からの線維輪細胞の抽出、培養を行った。ラットの尾椎椎間板を一部切除した椎間板損傷モデルを作成し、その切除箇所へのゼラチン単独の移植、及び培養した細胞とゼラチンの移植を行い、組織学的検討を行ったが、椎間板組織の十分な再生は認められなかった。
そこで平成２９年度は、細胞シート技術を応用し、線維輪細胞の細胞シートを作成し、椎間板損傷モデルに対し細胞シートとゼラチンの移植を行い、留置した組織の残存を認めた。また、成長因子として使用するBMP-7の椎間板再生に対する有効性について，in vitroで線維輪細胞にBMP-7を投与した後にRT-PCR法を行い検討したが、BMP-7では線維輪細胞に対してはむしろ変性に傾く可能性が考えられた。今後は椎間板再生に有用と考えられる成長因子を再度検討し、有効性について検討する予定である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

昨年までの実験で、線維輪細胞とゼラチンのみでは十分な椎間板再生が認められなかったため、平成２９年度は、細胞シート技術を応用し、線維輪細胞の細胞シートを作成し、椎間板損傷モデルに対し細胞シートとゼラチンを併用し移植を行った。細胞シートにすることで、線維輪細胞の生成する細胞外基質も維持したまま移植することができ、ゼラチンも併用することで至適箇所に留置することができると考えられる。また、この実験系に有効と考えられる成長因子を同定し、それを併用することで良好な椎間板再生が期待できる。

Strategy for Future Research Activity

椎間板線維輪細胞をシート状にして椎間板損傷部に移植した後、ゼラチンも損傷部に移植し、術後4週の時点で移植部の椎間板を摘出し観察したところ、移植細胞の残存を認めたため、ゼラチンにより細胞シートは至適位置に接着・留置できたと考えられる。今後は椎間板再生に使用する成長因子を再度検討して、動物モデルを増やし、より長期に経過した後に組織を摘出し評価する予定である。

Causes of Carryover

今年度はin vitroでの実験を主に行っていたので、実験動物の購入費用が少なくなり次年度使用額が生じたと考えられる。次年度はin vivo, in vitroともに実験をすすめ、その費用に充てる予定である。