2019 Fiscal Year Research-status Report
Development of new artificial dermis with dynamic support structure for preventing a scar contracture and inducing excellent wound healing
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19K10021
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| Research Institution | 独立行政法人国立病院機構(東京医療センター臨床研究センター) |
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Principal Investigator |
落合 博子 独立行政法人国立病院機構(東京医療センター臨床研究センター), その他部局等, 室長 (60374162)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
柚木 俊二 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, 開発本部開発第二部バイオ応用技術グループ, 主任研究員 (20399398)
成田 武文 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, 開発本部開発第二部バイオ応用技術グループ, 研究員 (20640056) [Withdrawn]
岡 愛子 独立行政法人国立病院機構(東京医療センター臨床研究センター), 聴覚・平衡覚研究部, 研究員 (50795721)
平田 恵理 独立行政法人国立病院機構(東京医療センター臨床研究センター), 聴覚・平衡覚研究部, 研究員 (70795731)
大藪 淑美 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, 開発本部開発第二部バイオ応用技術グループ, 主任研究員 (80587410)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 瘢痕拘縮 / コラーゲン / 人工真皮 / 皮膚再生 / マウス / 肉芽形成 / 植皮 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
目的：本研究では、本研究の治療対象が専門である形成外科医（東京医療センター）および生体材料研究者（都産技研）が連携し、CM へのコラーゲンファイバー（CF）骨格構造の組み込みにより、生体吸収性のコラーゲンのみで組織置換性と力学的支持性を両立したCF 強化人工真皮（FCM）を開発する。その瘢痕拘縮の抑制効果および治癒効果を明らかにする。
概要：人工真皮として用いられているコラーゲンスポンジの内部に吸収性の骨格構造を付与した場合、力学的に支持された足場の効果により瘢痕拘縮が予防されるという仮説を立てた。本研究では、力学試験および小動物を用いたin vivo 実験によりこの仮説を検証することを目的とした。コラーゲン線維を高濃度化し、凍結乾燥により密度の異なる３種類のコラーゲンマトリクス（CM）を作製した。加えて、疎なコラーゲンマトリクス部に緻密なフレーム構造体を複合化したコラーゲンマトリクス（FCM）も作製した。力学試験により、疎なコラーゲンマトリクス部を有する FCM の耐荷重性がフレーム構造体により向上することが明らかになった。本研究では in vivo での FCM の肉芽形成能を直接評価することができなかったが、コラーゲンスポンジの緻密化が耐収縮性と組織置換の遅延を生じる可能性が、密度を変えた CM の結果から示された。疎なコラーゲンマトリクスに緻密なフレーム構造体を複合化した FCM により、優れた肉芽形成能と耐荷重性を併せ持つコラーゲン人工真皮が設計可能であることが示された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
【対象および方法】（１）CM およびFCM の作製：低密度および高密度コラーゲン凍結乾燥物を複合化し、５種類の CM およびFCM を作製した。
（２）CM およびFCM の力学試験：圧縮試験により湿潤状態のCM およびFCM の耐収縮力を評価した。熱架橋したCM およびFCM を37℃ のPBS に6 h 浸漬して吸水させた後、円圧縮試験機に設置し、円柱状プローブで速度0.2 mm s-1 にて圧縮した。得られた荷重‐変位曲線において変位2 mm の荷重を読み取り、耐荷重性を耐収縮力の指標とした。
（３）動物実験：マウスへの埋入を行なった。オス・ICR マウス（8 週齢）の背部に真皮まで到達した直線状の創を作製した。そこにCM およびFCM を埋入し、創部を外科用縫合糸で縫合した。１週間の飼育後、創部組織を摘除、ホルマリン固定してヘマトキシリンエオジン染色に供した。
【結果】（１）CM およびFCM の耐荷重性：代表的な荷重‐変位曲線によると、CM が示す曲線の傾きはコラーゲン密度（すなわち作製時のコラーゲン濃度）が増加するにつれて増大した。
（２）皮下ポケット内に埋植した CM およびFCM の組織観察：CM およびFCM 埋植部位の組織観察像によると、最も密度の低い 3A には、埋植後わずか１週で分解および細胞・組織の浸潤を認めた。細胞・組織の浸潤性は中密度の 3B でわずかとなり、最も高密度の3C では全く観察されなかった。3C では埋植物の形状（断面が矩形型）もほぼ完全に保たれていた。以上の結果は、FCM の骨格構造が創部において耐収縮力を示すことを示唆している。残念ながら、FCM である3D は埋植部位から移動してしまい、組織観察でとらえることができなかった。
以上、研究は順調に進んでいるが経過途中であり、結果報告を行うためには今後約1年を要する見込みである。
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| Strategy for Future Research Activity |
【FCM（コラーゲンフレーム強化人工真皮）４種のマウス背部への移植実験 】（１）ICRマウス背部に皮膚欠損を作成し、同部位にFCMを移植し、形成される肉芽の大きさと組織学的変化を検討している。既存のコラーゲン人工真皮およびCMを対照群とする。マトリクス／ファブリックの残存の程度と肉芽形成の程度を比較、創部へ集積する炎症細胞の種類と数、新生血管、筋線維芽細胞の集積の程度などを組織学的に解析している。（２）以上の結果より最適FCMを作成し、医学評価へと供する。
【マウス関節可動部位の皮膚欠損・切開創への最適FCM移植実験】（１）マウス背部皮膚欠損創に対して最適FCMを移植、１週間後に植皮術を実施する。シートとメッシュ状に加工した皮膚の移植を実施して比較する。（２）鼠径部（可動部位）皮膚切開モデルへの移植実験を行う。オス・ICRマウスの鼠径部に、屈曲方向に対して垂直に、３cm長さの直線の皮膚全層切開を加える。真皮縫合を行う際に創部真皮皮下にFCMを縫合固定し、その後表皮縫合を行う。病理組織学的、分子生物学的解析を行い、可動部での創収縮抑制効果を実証する。
【人工真皮の臨床応用】本研究で用いるのは、日本ハム中央研究所製のブタ皮膚由来コラーゲンで、すでに臨床応用されているものである。ウイルス不活化処理を経ており、抗原性がほとんどないアテロコラーゲンを使用していることから安全性が高い。そのため、構造強化後の臨床応用は可能であると考えている。
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| Causes of Carryover |
2019年度中のマウスの実験を、再度実施して再現性を確認する予定であるため。
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