ラット大腿骨骨欠損モデルにおけるカーボンナノチューブによる骨癒合促進の試み

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K18034
• Research Institution: Oita University
• Principal Investigator: 金崎 彰三 大分大学, 医学部, 助教 (10813529)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: ラット / 大腿骨 / 骨癒合 / テリパラチド / BMP / カーボンナノチューブ

Outline of Annual Research Achievements

常では骨癒合が得られないラットの大腿骨骨欠損モデルを作成し、骨伝導性、生体適合性、細胞接着性を有するとされるカーボンナノチュー ブをBMPの担体と して骨欠損部に使用することで骨癒合への効果を検討する。さらに、骨形成作用を持つテリパラチド、ロモソズマブとの併用での骨癒合効果についても検討を行う予定であった。
令和2年度、当院の動物実験施設が改修に入ってしまったためラットを使用した動物実験が制限され、計画通りの動物実験行えなかったため 令和3年度より実験を開始した。カーボンナノチューブの利用が困難となった関係から、ラット大腿骨開放骨折モデルを用いたテリパラチドの局所投与を用いた実験を行なっている。テリパラチドは単体の局所投与ではすぐに加水分解されてしまうため、ハイドロキシアパタイト・コラーゲンを局所投与の担体として使用した。この実験において、ラット大腿骨開放骨折モデルにおいて骨癒合は得られたが、control群でほとんど全ての個体で骨癒合が得られたため、テリパラチドの局所投与の効果について検討することが困難であった。そのため、現在は担体をコラーゲンゲルに変更してテリパラチドの局所投与の効果を行っている。令和5年度は実験は一旦終了し、学会発表、論文作成に向けてデータを整理している。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

令和2年度、当院の動物実験施設が改修に入ってしまったためラットを使用した動物実験が制限され、計画通りの動物実験行えなかったため 令和3年度より実験を開始した。また、カーボンナノチューブの利用が困難となった関係から、ラット大腿骨開放骨折モデルを用いたテリパラチドの局所投与を用いた実験を行なっている。この関係上、当初の予定よりは計画が後ろ倒しとなっている。

Strategy for Future Research Activity

ラット大腿骨開放骨折モデルを用いて、テリパラチドの局所投与が骨形成を促進するかを検討中である。
評価項目:術後8週に大腿骨を摘出し、レントゲン撮影を行い骨癒合を前後像、側面像で判定する。micro CT検査を行い、tissue volume, bone volume, trabecular volume等を測定し、定量的に骨形成の状況を判定する。また、徒手的に骨癒合を確認し、定量的にも機械的強度を測定する。病理組織学的検討を行い、さらにBMP Smadシグナルにより最終的に形成されるタンパク質ID-1の発現を免疫染色し(Anti-Id1抗体,abcam )、定量的に測定することでBMPの働きを検討する。採取した血液から骨形成因子、骨吸収因子を用いて測定し全身への影響を検討する。
現在micro CTのデータ解析待ちの状態である。論文についても並行して作成中で、今後投稿予定である。

Causes of Carryover

実験データの解析、主にmicro CTのデータの解析が担当業者の関係で滞っており、論文作成、学会発表に至っていないため。
令和6年度はデータの再解析を行うこと、学会発表、論文作成に助成金を使用する予定である。