Muscle regeneration using an injectable scaffold

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K24089
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 松川 誠 大阪大学, 歯学部附属病院, 医員 (70845859)
• Project Period (FY): 2019-08-30 – 2023-03-31
• Keywords: ゼラチンハイドロゲル / 局所投与 / 筋再生

Outline of Annual Research Achievements

本研究は組織内に注入可能な足場材を用いた筋組織の再生を目的とした。
第一段階として脂肪幹細胞凝集体（ASCｓ）を多結晶版血漿（PRP）などの細胞増殖因子を含有したゼラチンハイドロゲルマイクロ粒子と共に局所投与を行った際のASCsの局所生着率について評価を行った。その結果移植後7日時点で ASCｓはゼラチンハイドロゲルを足場とし移植周辺組織に留まり、細胞増殖を認めた。さらに術後7日時点で移植幹細胞や徐放粒子周囲にCD31の発現を、術後28日時点ではMyo-Dの発現を認め、同部位に筋組織の修復を認めたことから、PRP徐放型のインジェクタブルゲルは、ASCｓの局所生着率の向上に有効であることが示唆された。PRPの成分であるHGF、G-CSF、IGF 、TGF-β、PDGF-AA、PDGF-BB のいずれがASCｓの筋へ分化に最適かをin vitroにて検証おこなった。上記因子を筋誘導培地に添加し、ASCsを14日間培養後にDAPI、Myo-Dを用いて免疫染色を行い、Myo-D陽性率 = (Myo-D陽性細胞数 / DAPI陽性細胞数) ×100を算出したところPDGF-BB群で最も高い陽性率を示し、他群に比較し有意に高値を示した。（p＜0.01）さらにASCs +と共にPDGF-BB を含浸したハイドロゲル含有細胞凝集体をマウスの両側ヒラメ筋に局所投与し、トレッドミルシステムを用いて筋負荷を与えたところ筋負荷開始28日時点で筋力の向上を認め、組織学的においては筋線維長径の拡大や、移植したASCｓ周囲にMyo-Dの発現を認めた。同様の現象は筋負荷を与えない場合は確認できなかった。
PDGF‐BB 含有ゼラチンハイドロゲルマイクロ粒子と共にASCｓを局所投与することで筋組織の誘導には効果的であることが示唆されるがその効果には筋負荷が必須であることが示された。