2012 Fiscal Year Research-status Report
骨腫瘍に対する患肢温存を目的とした細胞活性を有した液体窒素処理骨移植法の開発
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24592240
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Nara Medical University |
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Principal Investigator |
藤間 保晶 奈良県立医科大学, 医学部, 研究員 (60448777)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
朴木 寛弥 奈良県立医科大学, 医学部, 講師 (40336863)
田中 康仁 奈良県立医科大学, 医学部, 教授 (30316070)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 移植・再生医療 / 骨移植 / 処理骨 / mesenchymal cell / osteogenesis / 液体窒素 |
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| Research Abstract |
広範囲骨腫瘍に対する患肢温存治療を目的に腫瘍細胞に冒された骨組織を手術にて一時的に摘出し、液体窒素による温度処理により腫瘍細胞を死滅させた後に、再度、患部に戻す処理骨移植が臨床治療で選択されることがある。しかし、本手技の問題点として正常細胞までが死滅することによる種々の細胞活性の失活、それに起因する骨形成能の低下、骨の力学的脆弱化・骨圧潰、易感染性等が挙げられる。本研究では、我々は低下した細胞活性を回復する手法を開発することに挑戦する。
初年度である平成24年は、研究代表者である藤間等が開発した細胞致死処理骨に生細胞を搭載した骨補填システム（特許第3951023)の研究を参考に、液体窒素処理自家骨モデルを用いて、実際の臨床手術手技を想定したFischer344ラットを用いた動物実験モデルを作成した。自家骨髄細胞より再生医療技術を用いて間葉系細胞を培養により獲得し、液体窒素自家処理骨に搭載し、皮下移植モデルにて、生化学的、組織学的に検討している。組織学的に培養細胞を搭載することで、一部の移植骨で新生骨の形成が確認され、現在、血管形成能を含め各種mRNA遺伝子発現を測定中である。
また、本手技の欠点として、付与される細胞活性は組織学的検討からもバイアスがあり、如何に細胞活性を確実に安定して付与できる手技に完成させるかが今後の命題である。そこで、移植する細胞を移植骨に維持する為に、細胞接着促進因子（ファイブロネクチン）や三次元培養担体（ゼラチンコラーゲンゲル）の使用、更には薬剤投与（ポリADPリボースポリメラーゼ阻害剤、免疫抑制剤）を用いた検討も開始した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
臨床医療を想定した動物実験モデルを作成し、液体窒素処理自家骨移植のin vivo studyを開始した。組織学的、生化学的な検証が既に開始されて、一部データが出ている。また、その検討により、本手法の弱点、克服すべき点が見出せてもいる。
その弱点を克服する手法について、細胞接着や三次元培養法、レシピエントへの薬剤投与という種々の観点から挑戦的にpilot的な検討が並行して進められていることを考えれば、順調に経過していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
液体窒素による殺細胞処理を施した処理骨の細胞活性を回復する手法として、再生医療による細胞培養技術により、培養骨髄由来間葉系細胞を処理自家骨に搭載することでの可能性がin vivo studyにより示されつつある。今後は、細胞活性付与の確実性を求めた手法の開発をあらゆる方面から検討していく。具体的に現在考慮している手法としては、移植細胞のレシピエントでの生着を細胞接着の面からアプローチすること、細胞を搭載する担体に工夫を加えること（三次元培養等）、細胞活性の付与・向上を目的とした薬剤を投与すること等が挙げられる。また、手法が見出された際は、そのメカニズムを探求し、証明する必要性もある。更には、将来的に特別な培養システムを有さない一般病院でも臨床応用が可能な培養過程を経ない手法の開発も考慮している。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
本年度は再生医療技術を用いた液体窒素処理骨の細胞活性の付与技術の改良を目指す。その為には、低下した処理骨の細胞活性を遺伝学的解析から探求し、アプローチする手法の開発に挑戦する。
具体的には移植担体での移植細胞の維持を細胞シートや三次元培養を用いた細胞移植、細胞接着因子を用いた検討を予定する。細胞シートは、一般の培養試薬、培養施設があれば問題なく作成可能である。三次元培養については、ゼラチン等の三次元培養キットを用意する。細胞接着の観点からのアプローチに於いては、ファイブロネクチンを用いた検討を予定する。この検討に於いては、細胞接着因子の付与方法を含めたin vitroでの研究から開始する。
また、レシピエントへの薬剤投与による移植組織の細胞活性を検討する。これには、ポリADPリボースポリメラーゼ阻害剤の投与による骨形成能、血管形成能をみることを予定している。同材には数多くの種類があるが、本大学で研究報告されてきたポリADPリボースポリメラーゼ阻害剤を購入し、in vitroおよびin vivoでの検討を行う予定である。in vivoでの投与方法として体内留置型持続式浸透圧ポンプの購入・使用を考案している。
更には、PDGF（血小板由来成長因子）、TGF-β（トランスフォーミング成長因子）、VEGF（血管内皮細胞増殖因子）等の豊富な成長因子を有するPRP（多血小板血漿）を用いることによる組織修復を考える。これには、まずはPRPを用いた実験モデルを確立する必要がある。そして、効率的PRP作成手法を見出す必要があり、PRP作成に関する薬品、キットの購入を予定する。
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