2019 Fiscal Year Research-status Report
一軸配向化高靱性合成コラーゲンゲル線維束の生体内再構築に関する適応制御機序の解明
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19K12746
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
近藤 英司 北海道大学, 大学病院, 教授 (60374724)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安田 和則 北海道大学, 医学研究院, 名誉教授 (20166507)
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)
王 磊 北海道大学, 医学研究院, 助教 (70637975)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | コラーゲン / ゲル / 線維束 / 適応制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、生体内の異なる生物学的および物理的環境（関節内・外、生理的負荷・除負荷）における、線維径の異なる一軸配向化合成コラーゲン線維束（合成腱マトリクス）の再構築現象を、日本白色家兎の凍結解凍処理腱（天然腱マトリクス）のそれと比較することにより、その適応制御機序を解明することである。平成31年度は、高靱性一軸配向化合成コラーゲン線維束の作製を行った。先行研究にて、線維配向性、連続形成性および形状・サイズ可変性を有する独自の配向コラーゲン線維の作製に成功したが、線維間の間隙が少なく細胞浸潤しないことが問題であった。そこで細胞浸潤し得る一軸配向化合成コラーゲン線維束を作製した。280 mMの塩化ナトリウムを含むリン酸ナトリウムbufferに溶解したブタ由来アテロコラーゲン(2.5%)を、38℃の中性リン酸bufferの中のstainless cylinder (長さ52 mm, 径2.0 mm)を通して2.5 mm/sの速度で剪断力を与えながら持続的に射出し、EDCを用いた架橋後に乾燥させた。次に直径300 micrometerの紐状コラーゲンゲル４本にてねじり紐を作製し、内径2 mmのシリコンゴムチューブに包埋し再度湿潤化させた。最後に-80℃ディープフリーザーに静置し、一方向性凍結法(Yunoki et al. Materials Letters 2006)を応用し、細胞浸潤チャネルを付与した。凍結乾燥および熱架橋を行い３次元化一軸配向化合成コラーゲン線維束を作製した。SEMによる横断面の観察では、人工腱全体にMacroおよびMicroporeが形成されており、fiber構造が観察された。湿潤状態における引っ張り試験では、Tensile strength 0.3-0.5MPa、Young’s modulus 2-3MPaであった。
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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
高靱性一軸配向化合成コラーゲン線維束の作製に成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
（１）移植実験１
実験には家兎36羽を用いる。日本白色家兎の右膝蓋腱の中央1/3を採取し、生理的および除負荷の環境下において内径比率の異なる２種類の階層化した配向化合成コラーゲン束を移植する。左膝では凍結解凍処理膝蓋腱を移植して比較対照とする。術後３、６、12週で屠殺し、７羽を生体力学的および組織学的評価へ、５羽をPCR解析に供する。
（２）移植実験２
実験には家兎36羽を用いる。日本白色家兎の前十字靱帯再建モデルを用い、生理的および除負荷の環境下において内径比率の異なる2種類の階層化した配向化合成コラーゲン束を移植する。左膝では凍結解凍処理膝蓋腱を移植して比較対照とする。術後３、６、12週で屠殺し、実験１と同様方法で７羽を生体力学的および組織学的評価へ、５羽をPCR解析に供する。
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| Causes of Carryover |
（理由）
勤務先の予算で既に購入・保有していた消耗品（コラーゲン等）を消費期限の観点から優先的に使用した結果、2019年度内の物品購入に喫緊の必要性が生じなかった。研究打ち合わせのための宿泊付き出張を計画していたが、コロナウィルスの影響により都外への渡航自粛の要請が出たため、実施できなかった。このため旅費の執行ができなかった。
（使用計画）
消耗品在庫が無くなったため、本研究の材料を作製するためのコラーゲン原料を速やかに購入する（2020年5月）材料作製実験に必要なピペット類の購入を速やかに行う（2020年5月）
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[Journal Article] Effects of ultra-purified alginate gel implantation on meniscal defects in rabbits2019
Author(s)
Kim W, Onodera T, Kondo E, Kawaguchi Y, Terkawi MA, Baba R, Hontani K, Joutoku Z, Matsubara S, Homan K, Hishimura R, Iwasaki N
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Journal Title
Am J Sports Med
Volume: 47
Pages: 640-650
DOI
Peer Reviewed
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