2017 Fiscal Year Research-status Report
ドラッグリポジショニングによる骨折・骨欠損新規治療法の開発
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16K10854
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
三島 健一 名古屋大学, 医学系研究科, 寄附講座助教 (40646519)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鬼頭 浩史 名古屋大学, 医学系研究科, 准教授 (40291174)
杉浦 洋 名古屋大学, 医学部附属病院, 医員 (40750477) [Withdrawn]
松下 雅樹 名古屋大学, 医学部附属病院, 病院助教 (60721115)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ランソプラゾール / 骨形成促進 / 人工骨 / 骨欠損 / 骨折 / ドラッグリポジショニング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．これまでに2回、ウサギ皮質骨欠損モデルへの薬剤含有人工骨の埋植実験を行った。1回目は細胞毒性が出現し、有効性を示すことができなかった。薬剤の担持量を大幅に少なくして行った2回目は、毒性は消失したものの明確な有効性を示すことができなかった。3回目の実験を行う前に今年度はまず移植環境を模したシミュレーションを実験室内で行い、薬液濃度と徐放濃度との相関関係を調べた。その結果、徐放濃度は薬液濃度に比例して上昇し、70～100 mMからの徐放濃度は40 mMからの徐放濃度よりも、150 mMからの徐放濃度は70 mMからの徐放濃度よりもそれぞれ有意に高いことが分かった。以上の結果を踏まえ３回目は、当初70と150 mMの薬液に浸漬させた人工骨サンプルの埋植実験を行う予定となった。
２．これまで人工骨に担持させてきた薬剤は不溶性の原末のため、薬液の調製には溶媒としてDMFを使用してきた。一方で当該薬剤には水溶性製剤も存在するため、本研究とは別に、その骨形成促進能をin vitroやin vivoにて検討した。その結果、水溶性製剤もマウス骨髄由来間葉系細胞からの骨芽細胞分化を有意に促進することが分かった。さらに骨分化誘導開始時には、短時間の刺激の方が分化促進効果に優れていることも明らかとなった。またin vivoでの骨形成促進効果を検討するため、マウス頭蓋骨欠損モデルに同種骨髄由来培養骨芽細胞様細胞と水溶性ランソプラゾールとアテロコラーゲン担体を同時に移植する実験を行った。すると薬剤添加群においてのみ、頭蓋骨欠損部の骨新生を確認することができた。以上の結果を踏まえ、当初予定していた原末の使用を中止し、3回目では水溶性製剤を使用することに決め、実際、年度末に動物への埋植実験を実施した。来年度は早々に移植骨サンプルを回収し、効果判定を行う予定にしている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
１．これまで行った2回の動物実験では、1回目は細胞毒性が出現、2回目は効果にばらつきが生じてしまい、明確な有効性を示すことができなかった。そのため、今年度は至適濃度の決定に時間を費やしてしまい、3回目の動物実験が遅れることとなった。これまで行った2回の動物実験において、有意差のある有効性を見出せなかった理由として、これまで使用してきた薬剤の原末が不溶性のため、基材からの薬剤徐放量がそもそも不十分であった、あるいは基材の吸収に依存した徐放となり局所の薬剤濃度が有効濃度に達していなかった、あるいは細胞毒性をもたらすような高濃度となっていた、または徐放期間が遷延して骨芽細胞分化を抑制する方向に作用した可能性が考えられた。
２．電動ドリルを使い、人の手で作成する骨欠損は、どうしても大きさや形状にばらつきが生じてしまう。そのため個体によっては材料の埋植がルースとなり、材料が経過中に髄腔内に落ち込んでしまうケースが散見された。この点も特に2回目でばらつきが生じ、明確な有効性を示すことができなかった理由として考えられた。そこで今年度は埋植材料の形状の見直しを進め、埋植時に骨欠損部辺縁に材料が必ず引っ掛かり、髄腔内に脱落していかないようにした。
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| Strategy for Future Research Activity |
１．今後も実験動物への埋植実験を実施し、当該薬剤含有人工骨の生体内における有効性を明らかにすることを目標とする。今年度決定した不溶性原末から水溶性製剤への変更によって、濃度依存性に出現する細胞毒性や骨新生促進効果が今まで以上にはっきりし、至適担持濃度や効果が明確になると期待される。
２．埋植材料の形状を見直し、テーパー構造にすることで、材料は骨欠損部に必ずpress-fitされるようになるため、埋植後に材料が髄腔内に落ち込むことはなくなり、実験結果にばらつきが少なくなると考えられる。
３．組織学的評価では、複数のスライスで人工骨内の新生骨量を定量的に評価し、また電子顕微鏡を使って材料の吸収量も定量的に評価することを予定している。
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| Causes of Carryover |
今年度は薬剤担持濃度のシミュレーション、水溶性製剤による骨形成促進効果の評価、材料の形状変更を主に行い、動物実験はほとんど実施しなかったため、当初の計画よりも予算の使用額が少なくなり、次年度使用額が発生しました。最終年度では、水溶性製剤を浸漬させた新たな形状の移植サンプルを準備し、複数回のシリーズで動物実験を行う予定にしています。
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[Journal Article] Is the timing of surgery associated with avascular necrosis after unstable slipped capital femoral epiphysis? A multicenter study.2017
Author(s)
Kohno Y, Nakashima Y, Kitano T, Irie T, Kita A, Nakamura T, Endo H, Fujii Y, Kuroda T, Mitani S, Kitoh H, Matsushita M, Hattori T, Iwata K, Iwamoto Y.
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Journal Title
J Orthop Sci.
Volume: 22
Pages: 112-115
DOI
Peer Reviewed
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