2018 Fiscal Year Research-status Report
軟骨・骨組織誘導性ハイブリッド生体材料を用いた新規関節軟骨再建法の開発
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16K20577
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
高畠 清文 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 助教 (70736537)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ハニカムTCP / 軟骨組織形成 / 骨組織形成 / 人工生体材料 / 幾何学構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本申請課題では、リン酸三カルシウム（TCP）に直線的貫通孔の構造を付与したハニカムTCPを用いて細胞外微小環境を再現することにより、軟骨組織および骨組織がシームレスに誘導可能な軟骨・骨組織誘導性ハイブリッド生体材料を創出し、新規関節軟骨組織再建法を開発することを目的としている。
平成30年度は、ハニカムTCPの貫通孔孔径を変化させることにより、特異的に軟骨・骨組織を誘導可能であるメカニズムの解明を行なった。近年の研究において、硬組織形成と血管新生との関連が報告されているため、ハニカムTCPの孔径変化による硬組織形成と孔内の血管新生との相関について実験動動物（ラット）を用いて経時的に組織学的検討を行なった。その結果、細い孔径(75μm)のハニカムTCPでは初期に孔内で血管新生が観察されるが、経時的に血管新生の減弱が観察された。孔径が細い場合には孔内が低酸素状態に陥るため軟骨形成が誘導されると考えられた。また孔径が太いハニカムTCPの場合（300,500μm）では孔内に太い血管侵入を認め、酸素供給が旺盛なため、孔内に骨組織遊動が起こった。このように、軟骨・骨組織が特異的に誘導されるメカニズムを明らかにし、学術論文としてまとめた。
また一方で、孔径300μmのハニカムTCPに80μg/mlのBMP-2を充填した試料を、実験動物（ウサギ）の膝関節欠損部に移植した。その結果、膝関節の骨組織相当部に骨組織を、軟骨組織相当部に軟骨組織を誘導することに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
平成30年度は動物実験において、ウサギの膝関節軟骨を軟骨・骨組織同時に誘導することに成功している。しかしながら、軟骨組織部分の誘導が未だ不確実である。したがって、より確実性の高い軟骨組織誘導が必要と考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
軟骨組織誘導を確実にするため、軟骨誘導因子と言われているTGF-βやGDF-5などの成長因子をTCPに充填し、確実な軟骨組織誘導を目指す。
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| Causes of Carryover |
平成30年度に実験動物を用いて実験が中心であり、動物実験の条件設定を綿密に行った。そのため、組織学的検討が十分にできておらず、標本作製や免疫組織学化学的検討を行う経費が平成30年度において使用されていない。したがって、平成31年度は組織学的検討を行うための標本作製や染色に用いる消耗品の購入を計画している。
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