2021 Fiscal Year Annual Research 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, 上席研究員 (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 / 生体内再構築 / 適応制御機構 |
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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、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。令和2および3年度は、高靱性一軸配向化合成コラーゲン線維束を3次元化して直径2 mm、幅3 mm、長さ50 mmの合成コラーゲン束を作製した。SEMによる横断面の観察では、fascicle間にmicrosizeの間隙が観察された。細胞侵入性などの評価のため対照として凍結乾燥工程を用いない完全緻密性コラーゲンを作製した。SEMによる矢状面での観察では、気孔構造が見られない緻密構造が観察された。次に日本白色家兎を用いた膝蓋腱中央欠損モデルを用いて合成腱マトリクスの埋植実験を行った。全身麻酔後、膝に縦切開を加え右膝蓋腱の中央1/3を採取し、高靱性一軸配向化合成コラーゲン線維束を移植した。左膝には緻密性コラーゲンを移植して比較対照とした。術後3週および6週における組織学的観察では、HE染色にてfascicle間に紡錘形の核を有する線維芽細胞様細胞が多数観察され、線維方向に配向性が観察された。一方、完全緻密性コラーゲンにおいてはコラーゲン内に細胞は観察されなかった。術後12週における引張試験では弾性率は、緻密性コラーゲンが合成コラーゲンより有意に高値であったが、引張強度に有意差はなかった。いずれのコラーゲンも経時的に力学的強度が高くなる傾向を認めた。両コラーゲンの弾性率および引張強度ともに天然腱マトリクスより有意に低値であった。そのため、今後はGAGやProteoglycanを階層化したハイブリッド一軸配向コラーゲンゲル線維束の開発が必要である。
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