2014 Fiscal Year Research-status Report
培養骨髄細胞と骨分化促進剤を組み合わせたハイブリッド型人工骨の作製
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25861306
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
三島 健一 名古屋大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (40646519)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 骨形成促進 / ドラッグリポジショニング / 骨芽細胞分化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. 水溶性ランソプラゾールによる骨芽細胞分化マーカーの変化 先行研究では注射製剤である水溶性ランソプラゾールは不溶性原末に比べて骨形成促進効果に優れている可能性が示された。そこで骨芽細胞分化マーカーを調べ水溶性ランソプラゾールの骨形成促進効果を評価した。検討した薬剤濃度は20 microMである。(1)患者由来骨髄間葉系細胞を骨分化誘導培地で培養したところ、水溶性ランソプラゾールを添加することによって基質の石灰化や骨芽細胞分化マーカー（オステオカルシン、オステオポンチン、オステオプロテジェリン）は上昇した。(2)ヒト骨髄由来間葉系幹細胞を骨分化誘導培地で培養したところ、誘導開始後1日あるいは3日間の水溶性ランソプラゾールの添加によってアルカリフォスファターゼ活性、Runx2の遺伝子発現、オステオカルシンの蛋白発現は上昇した。
2. ランソプラゾール徐放性骨補填材料の開発とin-vivoでの有用性の検討 ウサギ脛骨近位に矩形の皮質骨部分欠損を作製し、新規材料の埋植実験を行った。移植後4週、8週、12週で骨サンプルを回収し、組織学的評価および軟X線とmicro-CTによるレントゲン学的評価を行った。ランソプラゾール担持群では材料周囲に線維性肉芽組織が形成されて骨伝導能が著しく喪失し、人工材料内部の連通孔や材料周囲に骨新生を確認できなかった。コントロールでは経時的にβ-TCPは吸収されていったが、薬剤担持群では材料は縮小するのみで吸収されてはいかなかった。
3. ランソプラゾールによる細胞毒性の評価 ランソプラゾールが異物反応を引き起こす局所濃度を探るため、細胞毒性試験を実施した。ランソプラゾールは20 microM～100 microMの間で徐々に細胞毒性を発揮し、100 microM以上でのコロニー形成率は0%であった。
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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
ウサギ脛骨近位皮質骨部分欠損モデルにおける初回検討では、ランソプラゾールによる細胞毒性によってβ-TCPの特質である生体吸収性が失われる結果となり、コントロール材料と比較した骨新生能の優越性を示すことができなかった。その後の検討によって、ランソプラゾールの毒性域と治療有効域が接近している知見が得られ、担持させる薬剤量の細かい設定が必要であると分かった。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き薬剤担持人工材料を皮質骨部分欠損部に埋植させる動物実験を進め、組織学的、レントゲン学的に人工骨周囲や内部の新生骨形成の状況をコントロール群と比較検討することを予定している。
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| Causes of Carryover |
企業と合同で開発している新規人工骨の試作品をウサギ脛骨の骨欠損部に埋植したところ、薬剤担持人工骨周囲には線維性肉芽組織が形成され、骨伝導能が失われていた。これは母床との境界面に徐放した薬剤が高濃度なため細胞毒性を発揮し、生体反応を惹起したものと推測された。現在企業側が細胞毒性試験を進めながら至適薬剤担持量の決定を進めている段階であり、動物実験が一時中断しているため未使用額が発生した次第である。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
新規人工骨の次作品が完成次第順次ウサギ脛骨骨幹端の皮質骨部分欠損モデルへの埋植実験を再開し、レントゲン学的および組織学的に人工骨内外の骨新生の時間的空間的変動を検討する予定である。同時に生体に及ぼす薬剤の毒性を評価するための基礎データとして高速液体クロマトグラフによる薬剤血中濃度測定も予定している。そのためのウサギ購入や飼育にかかる費用および非脱灰骨組織標本の作製や評価にかかる費用に使用する。
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