局所硬化ゲルを用いた多孔質材料への成長因子、細胞導入による骨形成促進法の開発

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K09440
• Research Institution: Kitasato University
• Principal Investigator: 齋藤 亘 北里大学, 医学部, 准教授 (60439099)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 内田 健太郎 北里大学, 医学部, 講師 (50547578) ; 馬渕 洋 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 助教 (50424172) ; 関口 裕之 湘南医療大学, 臨床医学研究所, 研究員 (90547233)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 局所硬化ゲル / 脊椎固定 / 人工骨

Outline of Annual Research Achievements

超高齢社会を迎えた我が国において、高齢者の脊椎固定術が増加している。高齢者は若年者に比べ骨癒合が遷延することから高齢者の骨癒合促進は極めて重要である。近年我々はヒアルロン酸（HA）に天然由来架橋基を導入することで、２剤混合後に硬化する新規HAゲル剤（局所硬化HAゲル）を開発した。本年度は、新規HAゲル剤を用いてBone morphogenetic protein (BMP)-2を導入した多孔質人工骨をマウス後側方固定術に投与し、その有用性を検討した。9週齢雄性C57BL/6Jマウスを用いて後側方固定術モデルを作成した。2 μg BMP-2含有チラミン架橋HA溶液に人工骨（β-TCP）を浸漬した。浸漬後、酵素試薬を加え、ゲル化させた。ゲル化後、後側方固定術モデルに投与した(BMP-Gel群)。2 μg BMP-2溶液に人工骨を浸漬後、ゲル化を行わずに移植した群（BMP群）、人工骨をリン酸緩衝液（PBS）に浸漬後移植した群（コントロール群）を対照として用いた。4週後、X線およびμCTを撮影した。また、μCT後の検体を用いて薄切切片を作製し、HE染色、マッソントリクロム染色を行った。control群、BMP群と比較し、BMP-Gel2群で4週において、骨量、骨塩量の増加を認めた。HA+BMP-2群では、micro CT画像および組織切片標本において新生仮骨による横突起間の架橋を認めた。局所硬化HAゲルを用いることで多孔質人工骨へのBMP-2導入が可能であった。また、後側方固定術モデルにおいて骨形成を促進したことから、本方法は脊椎固定術における骨形成促進法として有用かもしれない。

Current Status of Research Progress

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

Reason

局所硬化ゲルを用いることで多孔質材料へのBMP-2導入が可能であり、作製した複合材料は骨形成作用を有していた。そのため、おおむね順調に進展していると考えられる。

Strategy for Future Research Activity

ゲル濃度、ゲル組成の最適化、細胞導入を行う予定である。

Causes of Carryover

COVID-19の蔓延により幹細胞を導入した複合材料の活性評価に一部遅れが生じた。次年度、活性評価をする際に使用する予定である。

Research Products

• [Journal Article] Limitations of posterior spinal fusion to L5 for flaccid neuromuscular scoliosis focusing on pelvic obliquity (2021)
  • Author(s): Saito W, Inoue G, Shirasawa E, Imura T, Nakazawa T, Miyagi M, Kawakubo A, Uchida K, Kotani T, Akazawa T, Takaso M
  • Journal Title: Spine Deform Volume: 9 Pages: 559-565
  • DOI: 10.1007/s43390-020-00214-1
  • Peer Reviewed