靭帯分泌組織による靭帯再生能および治癒促進効果の解明

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K09406
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 中瀬 順介 金沢大学, 附属病院, 助教 (50584843)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鳥越 甲順 福井医療大学, 保健医療学部, 教授 (50126603) ; 葛巻 徹 東海大学, 工学部, 教授 (50396909)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ゲル状分泌組織 / フィルムモデル法 / 靱帯治癒

Outline of Annual Research Achievements

申請者のグループでは、マウスとウサギを用いて、切離したアキレス腱断端をフッ素系フィルムで挟み込むこと（フィルムモデル法）で生成したゲル状分泌組織（ゲル）に引張力を印加すると、正常アキレス腱に類似したコラーゲン線維に変化することを発見した。本研究の目的は、フィルムモデル法を靭帯組織に応用することで、ウサギ内側側副靭帯および前十字靭帯由来ゲルの産生時期や組織学的特徴を明らかにすること、さらには、引張力印加によるゲルの固有再生能、靭帯縫合モデルへの添加によるゲルの靭帯治癒促進効果を明らかにすることである。
本研究の課題は①「生体材料の生成方法の最適化」②「ゲル状分泌組織の成熟条件、介入条件の確立」③「内因性再生のみによる靱帯治癒促進効果の検討」である。
具体的には、ウサギアキレス腱断端から生成したゲル状物質を再生医療材料として応用し、ウサギ膝内側側副靭帯の治癒促進効果を検証することとウサギ前十字靭帯再建モデルの治癒促進効果を検証することである。
今年度は昨年度の成果を踏まえ、生体保存期間3日間のテンドンゲルをウサギ膝内側側副靭帯モデルに投与して組織学的、力学的評価を行った。その結果、テンドンゲルを膝関節包外靱帯損傷部に添加すると力学的強度が上昇（剛性1.7倍、破断強度2.9倍）し、膠原線維の再生が早いことが明らかなとなった。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

昨年度の研究成果からウサギ膝内側側副靭帯断端から生成されるゲル状物質（リガメントゲル）はウサギアキレス腱断端から生成されるゲル状物質（テンドンゲル）よりも個体による生成量にばらつきがある事に加え、生成量も少ないことが明らかとなった。これは、靱帯が腱よりも治癒しにくい一因になる得る可能性がある。再生材料としては、テンドンゲルの方が優れていると判断し、生体保存期間3日のテンドンゲルを用いて、ウサギ膝内側側副靭帯の治癒について実験を行った。
ウサギ両膝の内側を展開し、内側側副靭帯を2/3切除し、右膝は生体保存期間3日のテンドンゲルを添加してから縫合し、左膝はそのまま縫合した。術後1週、2週、4週で内側側副靭帯を摘出し、各群10検体ずつ組織学的評価と力学評価を行った。
組織学的検討では、テンドンゲル群で膠原線維の再生速度が速くなり、線維芽細胞数は多い傾向にあったが、コラーゲンtypeⅢの生成能力には差がなかった。一方、力学的検討では、術後2週目の検体でテンドンゲル群で剛性が1.7倍、破断強度は2.9倍上昇し、力学的強度は上昇していた。以上より、生体保存期間3日のテンドンゲルは膝内側側副靭帯の治癒を促進することが明らかとなった。

Strategy for Future Research Activity

テンドンゲルによる関節包外靭帯（膝内側側副靭帯）の治癒促進効果を証明することができたため、今後は、より治療が困難である関節包内靭帯（膝前十字靭帯）再建術モデルでのテンドンゲルの治癒促進効果を検討する予定である。ウサギ前十字靭帯再建モデルはすでに確立し、投与するテンドンゲルの量を検討している。

Causes of Carryover

研究自体は計画通り進行しているが、新型コロナウイルス感染症の影響により国内、海外学会へ参加することが出来なかったことが大きな理由である。