脂肪由来多能性細胞と炭酸アパタイト多孔体による骨と軟骨の複合的再生医療の開発

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K19199
• Research Institution: The University of Tokushima
• Principal Investigator: 鎌田 久美子 徳島大学, 病院, 助教 (60836469)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: スフェロイド / 脂肪細胞 / 炭酸アパタイト / 関節軟骨

Outline of Annual Research Achievements

本研究は関節の骨とそれを被覆する軟骨を形態的、機能的に同時に再生することを目的とする。研究代表者は骨置換性炭酸アパタイトをスキャホールドとして骨の再生が可能であることを既に明らかにした。しかしながら軟骨の再生においては、機能的な軟骨形態を付与でき、さらに力学的に十分な強度を持ったスキャホールドは開発されていない。そこで、研究代表者は形態の成形が簡便で、強度に優れる炭酸アパタイト多孔体を軟骨の再生のためのスキャホールドとすることで、次のような骨と軟骨の複合体の再生法を考案した。①脂肪から単離した幹細胞様の多分化能を持つ脱分化脂肪細胞(Dedifferenciated fat cell：DFAT)を細胞ソースとする。②DFATをスフェロイド化し骨と軟骨の分化誘導培地でそれぞれ培養する。③これらのスフェロイドを別々の炭酸アパタイト多孔体へ播種し培養する。④2つの多孔体を結合させて皮下に移植して異所性の骨・軟骨複合体の同時再生を図る。⑤再生した複合体を関節の欠損部位に移植する。上記の方法により、骨と軟骨との複合的な再生医療の開発を目指す。令和3年度までに脂肪細胞由来の幹細胞の分離の過程は確立されたものとなり順調に行えている。しかしながら長期の培養とスフェロイド化に関して検討を行っている。天井培養から単層培養を行うと長期の培養が難しいことが確認された。現在は天井培養後から細胞を分離し、回転培養器を用いての長期間の培養とスフェロイド化の検討をおこなっている。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

脂肪細胞由来の幹細胞の分離は順調に行えているが、天井培養から単層培養を行うと、長期の培養が難しく、また軟骨分化にもむらがあった。そのため、単層培養ではなく、フェロイド化が必要となった。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度は回転培養器によって作製した、スフェロイド化した細胞を用いて、炭酸アパタイト上での細胞の増殖能力や分化能力を検討していく。現在まで回転培養器によるスフェロイド化に関して、細胞数、回転数などの条件の検討は終了し、均一なスフェロイドの作製は可能となっている。次年度は、このスフェロイドを用いて炭酸アパタイト上での細胞培養と分化誘導実験をおこない、さらに動物を用いた異所移植実験を行うことを予定している。

Causes of Carryover

（理由）予定していた細胞培養実験について、回転培養器を用いたスフェロイド化に時間を要したため、スフェロイド化した細胞の動物実験を次年度に行うこととなり、次年度使用額が生じた。
（次年度計画）動物実験に要する費用として次年度使用額を使用する予定である。