新生血管とAquaporin1発現の誘導による生体内での弾性軟骨再生法の開発

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K18936
• Research Institution: Kanazawa Medical University
• Principal Investigator: 柳下 幹男 金沢医科大学, 医学部, 助教 (00708935)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 弾性軟骨 / 間葉系組織幹細胞 / Aquaporin 1 / 塩基性線維芽細胞増殖因子

Outline of Annual Research Achievements

弾性軟骨は耳介と喉頭蓋にしか存在しておらず、可能な採取量に限りがある。
このため、形成外科領域で治療対象となる小耳症に対して、弾性軟骨を用いた再建は実現していない。近年、患者から採取した耳介軟骨組織片から軟骨細胞を単離・培養する細胞工学的再建法も試みられているが、軟骨再生能の低さなどが原因で未だに確立していない。研究代表者は、これまでの研究で「耳介軟骨膜に存在する間葉系組織幹細胞が増殖分化することにより耳介軟骨が増生する」ことを明らかにした。さらにこの増生には、「周囲組織からの血管新生と増殖する間葉系組織幹細胞におけるAquapolin 1(AQP1)の発現が深く関与している」ことを突き止めた。この結果から、再建に用いることができる弾性軟骨の生成には、生体内の環境が必要であると考えた。本研究では、自家耳介軟骨細胞を皮下に埋入して周囲組織の血管新生と軟骨細胞におけるAQP1の発現を促進することにより、細胞工学的再建法では成しえない、サイズが大きく安定した弾性軟骨組織生成が可能な動物モデルを作製することを目標とする。
AQP1の耳介軟骨膜間葉系組織幹細胞の形態形成における細胞外基質への接着と細胞移動能の関与を検討したいと考えた。さらにこれらが今回作成する動物実験モデルにおいてAQP1の発現の遺伝子導入を行い、軟骨増生にどのように作成するかを検討したいと考えた。
家兎に用いて、耳介から採取した間葉系組織幹細胞を培養し、自家生体内に埋入する。さらに周囲組織の新生血管と増殖軟骨細胞のAQP1の発現を促進させ、埋入した間葉系組織幹細胞からの軟骨増殖を組織学的に検討する。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

今年度は、in vitroでの細胞培養、特に3次元培養の習得のため、プレ実験としてその技術を習得している。次年度からの実験遂行ができる見込みである。

Strategy for Future Research Activity

家兎の関節軟骨、耳介軟骨、間葉系幹細胞を含んだ軟骨膜をアテロコラーゲンゲルを用いてin vitroで3次元培養を行う。それぞれの細胞における軟骨組織の生成を比較する。
3次元培養を行った組織を、家兎皮下に埋入し、その周囲に塩基性線維芽細胞増殖因子や血管増殖因子を注入する。塩基性線維芽細胞増殖因子を注入した群、血管増殖因子を注入した群とコントロール群を比較し、精製された軟骨細胞、軟骨組織量を比較する。

Causes of Carryover

この一年間は実験技術習得（vitroにおける培養技術）に時間を費やした。この技術を使い、具体的な実験を2021年度から開始する。