2020 Fiscal Year Annual Research Report
In vivo annular repair using pluripotent stem cell-derived tissue-engineered construct
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18K16640
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Research Institution | National Hospital Organization Osaka-Minami Medical Center |
Principal Investigator |
森口 悠 独立行政法人国立病院機構(大阪南医療センター臨床研究部), その他部局等, 医師 (00627797)
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Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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Keywords | 胚性幹細胞 / 多能性幹細胞 / 線維輪再生 / 椎間板再生 / 椎間板ヘルニア |
Outline of Annual Research Achievements |
本研究では組織再生工学技術により胚性幹細胞より作成された細胞・マトリックス集合体(TEC) による線維輪の修復効果を検証した。TECの作成には胚性幹細胞から間葉系幹細胞、間葉的幹細胞から人工組織TECという段階的分化誘導を用いて行い、それぞれの段階の機能を評価し、分化条件、保存状況や培養期間が機能に影響を与えることが明らかになった。とりわけbasic FGFを添加有無がTECの軟骨分化能に大きく影響を与えることが判明し、以降の動物実験では最適化した方法を採用した。動物移植データの解析からは、移植した人工組織の生物学的安定性を評価し、これによりげっ歯類尾椎モデルで椎間板直上の軟部組織の侵襲性の差異は変性椎間板の運命に大きく影響を与える可能性が示唆さされたため、移植実験の際には皮膚・筋層の弁状同時展開とする手術法を考案した。また、対照群の間葉系幹細胞由来の人工組織としては脂肪組織からのTECを作成し、これを移植した動物データより髄核保護作用と椎間板全体の変性の予防効果を確認した。椎間板の健全性を示す椎間板高や機能性を反映する力学特性においても幹細胞を用いた人工組織による治療でそれらが維持されることが判明した。経時的定量評価として、3次元画像システムボリュームアナライザー(Synapse Vincent, Fuji Film)を用いて修復された骨軟骨組織の密度と体積を測定する手法を考案した。マウス並びにラット尾椎椎間板穿刺モデルを用いて、TECおよび幹細胞移植実験を施行し、多能性幹細胞のin vivoにおける線維輪修復作用と髄核変性予防効果を確認した。さらに幹細胞投与の全身的影響として主要臓器に代謝変化を誘発する可能性が示唆された。段階的分化誘導を用いれば、多能性幹細胞による線維輪修復と椎間板再生を目的とした新規治療の開発が可能と考えられた。
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