2017 Fiscal Year Research-status Report
強度と分解速度を独立して広範囲に制御可能なシルクゲルの創出と心筋梗塞治療への応用
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17K01402
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| Research Institution | National Cardiovascular Center Research Institute |
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Principal Investigator |
神戸 裕介 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 研究員 (30747671)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山岡 哲二 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 部長 (50243126)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | シルク / フィブロイン / ゲル / 圧縮弾性率 / 生分解性 / 心筋梗塞 / 超音波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，化学組成は同一ながら，強度（圧縮弾性率）と生分解性（分解期間）を独立して広範囲に制御可能なゲルの創出によって，心筋梗塞ゲル注入療法における最適なゲルの性質の発見と心筋リモデリング抑制メカニズムの解明を目指す．
今年度は，強度と生分解性を独立して広範囲に制御可能なシルクフィブロイン（シルク）ゲルの開発に取り組んだ．まず，濃度，オートクレーブ処理回数を変化させたシルク水溶液に超音波照射してシルクゲルを作製し，その強度を測定した．その結果，条件（濃度，オートクレーブ処理回数，超音波照射時間）によってゲルの強度が変化した．強度が約10，50，250 kPaのシルクゲルをそれぞれLow，Middle，High群（各群4，5条件）とし，次に，これらのゲルのin vitro加速分解試験を行った．この際，in vivoでの生分解性が既知のシルクゲルも同時に試験し，各条件のゲルのin vivo生分解性を見積もった．その結果，Middle，High群の一部のシルクゲルが目標値（～13週，>13週）の生分解性を示した．以上より，化学組成が同一ながら，強度が一定で生分解性が異なるシルクゲル，生分解性が一定で強度が異なるシルクゲルが得られた．
また，生物活性を有するペプチドによる，シルクゲルの生分解性の改変にも取り組んだ．in vivoでのシルクゲルの生分解機序を評価した結果，内皮細胞に先導されてマクロファージや線維芽細胞がゲルに浸潤し，ゲルの分解と再生組織への置換を担うことが示唆された．このため，内皮細胞の浸潤を促進するペプチドでシルクゲルを修飾し，生分解性の早いシルクゲルを得た．このゲルは，in vivoにおいて，未修飾ゲルの半分の期間で分解されることが分かった．現在，心筋梗塞モデルラットに両ゲルを適用し，治療効果の比較に取り組んでいる．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
今年度には，強度3条件（～10，～50，～250 kPa），生分解性3条件（～4，～13，>13週）を独立して制御可能なシルクゲル9種類を得る予定であった．しかし，現在，「強度～10 kPa，生分解性～4週」，「強度～50 kPa，生分解性～13週」，「強度～50 kPa，生分解性>13週」，「強度～250 kPa，生分解性～13週」，「強度～250 kPa，生分解性>13週」の5種類しか得られていない．シルクゲルに外因物質を導入しない方法（濃度，オートクレーブ処理回数，超音波照射時間の変化）では，シルクゲルの強度を広範囲に変化させることができたものの，生分解性は広範囲に制御できなかった．Low群の生分解性の遅延やMiddle，High群の生分解性の促進に取り組む必要がある．一方，生物活性を有するペプチドで修飾することで生分解期間を半分に短縮できることが分かった．また，このゲルを用いて，ゲルの生分解性の違いが心筋梗塞ゲル注入療法の治療効果に及ぼす影響を評価するに至っている．しかし，本ペプチドはシルク由来ではないため，シルクゲルの化学組成に影響を及ぼすことが考えられる．目的に合致するゲルを得るには，化学組成に影響を及ぼさない手法を用いるべきである．以上の理由により，達成度はやや遅れていると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
本助成におけるシルク濃度，オートクレーブ処理回数，超音波処理時間の変化させる手法と，別の研究助成におけるシルクゲルを架橋性・非架橋性ペプチドで修飾する手法を組み合わせ，化学組成が同一ながら，強度3条件（～10，～50，～250 kPa），生分解性3条件（～4，～13，>13週）を独立して制御可能なシルクゲル9種類の創出を加速させる．得られたシルクゲルを心筋梗塞モデルラットに適用し，ゲルの強度と生分解性が心筋梗塞ゲル注入療法の治療効果に及ぼす影響を明らかにする．なお，心筋梗塞モデルラットの作製数には限界があるため，1クールあたりn=2で2クールの実施（内1クールは次年度中に完了，もう1クールは次々年度中に完了）を計画している．
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| Causes of Carryover |
目的の性質を持つシルクゲルを全て得ることができず，生分解性のin vivo実験に着手できなかったため，次年度使用額が生じた．次年度，目的のゲルが得られ次第，当該実験に必要な消耗品の購入に使用する計画である．
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Research Products
(7 results)
