Soft biomaterials for the control of intervertebral disc pain

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K17983
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 56020:Orthopedics-related
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: Yamada Katsuhisa 北海道大学, 大学病院, 助教 (20771893)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 椎間板性疼痛制御 / バイオマテリアル / 椎間板変性制御

Outline of Final Research Achievements

We aimed to investigate whether　the bioresorbable ultra-purified alginate (UPAL) gel can alleviate LBP using a rat nucleus pulposus (NP) punch model and a rabbit NP aspirate model. In both models, we assessed TNF-α and IL-6 production and TrkA expression within the IVD by immunohistochemistry. Further, histological analysis and behavioural nociception assay were conducted in the rat model. UPAL gel implantation suppressed TNF-α and IL-6 production, downregulated TrkA expression, inhibited IVD degeneration, and reduced nociceptive behaviour.
Our results suggest the potential of UPAL gel implantation as an innovative treatment for IVD herniation by reducing LBP and preventing IVD degeneration after discectomy.

Free Research Field

整形外科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究より、高純度硬化性ゲルはこれまで報告してきた椎間板組織変性の抑制効果に加え、椎間板性疼痛に関連するサイトカインと神経成長因子の発現を抑制する効果がウサギ腰椎椎間板変性モデルおよびラット尾椎椎間板変性モデルにおいて示された。さらに疼痛関連行動評価においても改善がみられ、椎間板ヘルニア手術後の椎間板内の炎症性サイトカイン産生が高純度硬化性ゲルにより抑制されることで、椎間板損傷部の疼痛軽減に寄与すると考えられた。
これらの結果より、高純度硬化性アルギン酸ゲル埋植は椎間板ヘルニアに対する髄核摘出術後の疼痛軽減などに有用である可能性が示唆された。