培養３次元軟骨組織の構築と非破壊的解析技術による軟骨再生医療

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K09774
• Research Institution: Kyoto Prefectural University of Medicine
• Principal Investigator: 足立 哲也 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (10613573)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松田 修 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (00271164) ; 山本 俊郎 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (40347472) ; 金村 成智 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (70204542) ; PEZZOTTI G. 京都工芸繊維大学, 材料化学系, 教授 (70262962) ; 素輪 善弘 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (80468264)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: ナノゲル / 軟骨 / ラマン分光法 / プロテオグリカン / FT-IR / 再生医療 / 間葉系幹細胞

Outline of Annual Research Achievements

顎顔面領域の先天性奇形に対し、生体外で培養した軟骨組織を移植する再生治療が望まれる。しかしながら、間葉系幹細胞（MSC）を軟骨組織へ分化させる場合、通常は脱分化が起こってしまい、十分な大きさで高品質な軟骨を構築するのは困難であった 。我々は、MSCを新規足場材料 多孔性ナノゲル架橋ハイブリッドゲルで培養することで、通常の培養の5倍以上の大きさの軟骨 組織を構築することに成功したが、さらなる大きさと高い品質（2型コラーゲンとプロテオグリカン多く含む、しなやかな軟骨 ）が求められる。
そこで本研究では、多孔性ナノゲル架橋ハイブリッドゲルとMSCとの併用により、大きく高品質な軟骨組織を構築・維持する技術を創生する。

Current Status of Research Progress

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

Reason

ヒトMSCを多孔性ナノゲル架橋ハイブリッドゲル上で培養することで、3次元軟骨組織を構築することに成功した。また、ラマン分光法により軟骨基質を非破壊的に解析することにも成功している。

Strategy for Future Research Activity

培養軟骨組織を動物モデルに移植し、生体内で良質な軟骨組織が構築できるか検討する。

Causes of Carryover

本課題が平成30年度国際共同研究強化(A)に採択され、当初の予定通り研究を遂行するのが困難となり、研究計画を調整する必要が生じた。動物実験に必要な消耗品の購入は、次年度以降に持ち越す。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Amedica Corporation/University of Missouri(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: Amedica Corporation/University of Missouri
• [Journal Article] In vitro antibacterial activity of oxide and non-oxide bioceramics for arthroplastic devices: I. In situ time-lapse Raman spectroscopy. (2018)
  • Author(s): Pezzotti G, Bock RM, McEntire BJ, Adachi T, Marin E, Boschetto F, Zhu W, Mazda O, Bal SB
  • Journal Title: The Analyst Volume: 143(15) Pages: 3708-3721
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Bioglass functionalization of laser-patterned bioceramic surfaces and their enhanced bioactivity. (2018)
  • Author(s): Marin E, Horiguchi S, Zanocco M, Boschetto F, Rondinella A, Zhu W, Bock RM, McEntire BJ, Adachi T, Bal BS, Pezzotti G
  • Journal Title: Heliyon Volume: 4(12) Pages: e01016
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Raman Imaging of Individual Membrane Lipids and Deoxynucleoside Triphosphates in Living Neuronal Cells during Neurite Outgrowth. (2018)
  • Author(s): Pezzotti G, Horiguchi S, Boschetto F, Adachi T, Marin E, Zhu W, Yamamoto T, Kanamura N, Ohgitani E, Mazda O
  • Journal Title: ACS chemical neuroscience Volume: 3 Pages: 3
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Incorporating Si3 N4 into PEEK to Produce Antibacterial, Osteocondutive, and Radiolucent Spinal Implants. (2018)
  • Author(s): Pezzotti G, Marin E, Adachi T, Lerussi F, Rondinella A, Boschetto F, Zhu W, Kitajima T, Inada K, McEntire BJ, Bock RM, Bal BS, Mazda O
  • Journal Title: Macromolecular bioscience Volume: 18(6) Pages: e1800033
  • DOI: 10.1002/mabi.201800033
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Monitoring metabolic reactions in Staphylococcus epidermidis exposed to silicon nitride using in situ time-lapse Raman spectroscopy. (2018)
  • Author(s): Boschetto F, Adachi T, Horiguchi S, Fainozzi D, Parmigiani F, Marin E, Zhu W, McEntire B, Yamamoto T, Kanamura N, Mazda O, Ohgitani E, Pezzotti G
  • Journal Title: Journal of biomedical optics Volume: 23(5) Pages: 1-10
  • DOI: 10.1039/c8an00233a
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Development of a SiYAlON glaze for improved osteoconductivity of implantable medical devices. (2018)
  • Author(s): Bock RM, Marin E, Rondinella A, Boschetto F, Adachi T, McEntire BJ, Bal BS, Pezzotti G
  • Journal Title: Journal of biomedical materials research. Part B, Applied biomaterials Volume: 106(3) Pages: 1084-1096
  • DOI: 10.1117/1
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Boschetto F, Toyama N, Horiguchi S, Bock RM, McEntire BJ, Adachi T, Marin E, Zhu W, Mazda O, Bal BS, Pezzotti G (2018)
  • Author(s): In vitro antibacterial activity of oxide and non-oxide bioceramics for arthroplastic devices: II. Fourier transform infrared spectroscopy.
  • Journal Title: The Analyst Volume: 143(9) Pages: 2128-2140
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research