Development a novel approach for articular cartilage repair/regeneration using microneedle array sheet

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20K09434
• Research Institution: Kagawa University
• Principal Investigator: 石川 正和 香川大学, 医学部, 教授 (60372158)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 味八木 茂 広島大学, 病院(医), 講師 (10392490) ; 中佐 智幸 広島大学, 病院(医), 講師 (60467769) ; 亀井 豪器 広島大学, 病院(医), 講師 (60633039)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 軟骨再生 / 医療機器 / マイクロニードルアレイシート

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、吸収性素材を基材としたマイクロニードルアレイシートを用いた軟骨修復・再生療法の開発およびドラッグデリバリーによる軟骨再生治療の開発を目指している。日本で唯一保険収載されている軟骨再生医療の自家培養軟骨移植術でも、移植部周囲へのコラーゲン膜の縫合が必要であり、軟骨組織への侵襲と手技の煩雑さが課題である。そこで無痛針技術のマイクロニードルを配列した吸収性被覆シート（マイクロニードルアレイシート）を軟骨組織に直接貼付、固定する技術開発を試みた。
マイクロニードルアレイシートの開発元であるシンクランド株式会社とウェブ会議を行った。予備実験を元にマイクロニードルの固定性に関するデータを共有し、その仕様、技術開発に関して議論した。これらを元に、関節内投与が可能な厚みのPGA（ポリグリコール酸）シート上へのマイクロニードルを作製し、吸収性素材によるマイクロニードルアレイシート作製を目標に研究開発を進めた。また、より低侵襲の軟骨修復技術の開発を目指して、白色家兎大腿骨滑車部に再現性の高い骨軟骨欠損モデルを作製し、細切軟骨組織を欠損部に移植後、PGAシートとブタコラーゲン膜を被覆材として使用し、肉眼的、組織学的評価を開始している。
最終年度はマイクロニードルアレイシートの調整が困難であったが、関節軟骨欠損部に充填する組織・基材の検討を行っている。新しい試みとして遺伝子組み換えタンパクであるシルクエラスチンとシルクエラスチンにクモの糸の成分を混合したシルクエラスチンースパイダーシルク(SE-SS)を用いた軟骨修復術を検討している。欠損のみ、細切軟骨組織のみ、SE-SSのみ、SE-SSと細切軟骨組織の4群を作製し、臨床での使用を視野に、フィブリン糊で被覆を試みた。組織学的評価からSE-SSのみの群で良好な軟骨様組織の形成を認めている。