アテロコラーゲン細胞シート複合体による軟骨修復効果

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26560246
• Research Institution: Tokai University
• Principal Investigator: 佐藤 正人 東海大学, 医学部, 教授 (10056335)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: アテロコラーゲンゲル / 軟骨修復再生 / 細胞シート / TGF-β1

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、アテロコラーゲンゲルから作製したアセルラーシートを用いて、軟骨細胞シートの作用機序を詳細に検討すること、並びに軟骨細胞シート作製時と移植時の操作性向上を検討することを主たる目的として、アセルラーシートを細胞シートと併用した際の有用性を動物実験で確認し、さらに将来的な医療材料候補としての検討を行うため、関節軟骨並びに関節内周囲組織との接着性の検討とアテロコラーゲン細胞シート複合体の安全性に関してのフィージビリティスタディを行うことを目的とする。
平成27年度は、疾患動物モデル（家兎膝軟骨全層欠損モデル：自然修復しない大きさの骨軟骨欠損モデル）にアセルラーシートを移植する無細胞群、アセルラーシートにTGFβを含浸させたTGFβ徐放化群を作製し、その治療効果について組織学的に検討し作用機序を考察した。
家兎膝全層欠損モデルを用いたアセルラーシートの関節内移植では、アセルラーシートを移植することによる炎症徴候や癒着等は確認されなかった。アセルラーシートの単独移植（細胞の効果を除去した状態）では、十分とは言えないがある程度の修復が認められた。これは、アセルラーシートが欠損部表面を被覆したことによる改善と考えられる。一方、アセルラーシート＋細胞シート併用群では著明な修復効果を認めた。これらの結果から、細胞シートとの併用による治療効果、安全性が示唆された。
細胞を用いないTGF-β1含浸アセルラーシートの治療効果の検討では、アセルラーシート移植群、TGF-β1含浸アセルラーシート移植群は、共に非治療群に比べ修復効果を認めた。両者を比較では、TGF-β1含浸アセルラーシート移植群は欠損部表面を被覆したことによる修復効果にTGF-β1の徐放効果が加わったことで、より組織修復の改善が認められたと考えられた。アセルラーシートにTGF-β1などの液性因子を含浸・徐放させることにより治療効果を増強する可能性が示唆された。

Current Status of Research Progress

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

Reason

軟骨細胞シートは、強固な剛性体ではないために細胞シート作製時や移植時のハンドリングに難点がある。平成26年度の研究では、アテロコラーゲンゲルへのUV照射強度による軟骨細胞への影響やUV照射によるアテロコラーゲンゲルの架橋構造変化による強度の検討により、アテロコラーゲンゲルから作製したアセルラーシートと積層化細胞シートの複合体の作製が可能となった。細胞シートの支持体として使用することでハンドリングは格段に向上するものと考えられる。
新規に開発されたアテロコラーゲンゲルは、従来から臨床で使用されているアテロコラーゲンゲルと成分は同じではあるが特性は異なり、透明性と強度に優れ、より組織再生に適したものとなっている。関節軟骨組織修復に重要な液性因子を考慮すると、物質透過性に優れている点も有用である。平成27年度の成果により、アテロコラーゲンゲルから作製したアセルラーシートの移植による感染や炎症徴候などの有害事象は認められず、アセルラーシート＋細胞シート併用群での著明な修復効果の結果から、細胞シートとの併用による治療効果、安全性が示唆された。また、細胞を用いないTGF-β1含浸アセルラーシートを用いた治療効果の検討では、TGF-β1含浸アセルラーシート移植群は、欠損部表面を被覆したことによる修復効果にTGF-β1の徐放効果が加わったことで、より組織修復の改善が認められた。アセルラーシートにTGF-β1などの液性因子を含浸・徐放させることにより治療効果を増強させる可能性が示唆された。

Strategy for Future Research Activity

最終年度である平成２８年度は、3年間の一連の研究を纏め、報告書を作成すると共に、日本整形外科学会、日本再生医療学会、米国整形外科基礎学術集会等で発表し、論文として公表する。また、研究成果公開促進費 （データベース、学術図書）制度等を利用して、積極的に研究成果を社会・国民へ発信する。

Research Products

• [Presentation] TGF‐β1含浸コラーゲンビトリゲルを用いた関節軟骨損傷の治療効果の検討 (2015)
  • Author(s): 丸木秀行, 佐藤正人, 竹澤俊明, 谷良樹, 横山宗昴, 小林美由希, 小久保舞美, 河毛知子, 岡田恵里, 持田讓治, 加藤義治
  • Organizer: 第30回日本整形外科学会基礎学術集会
  • Place of Presentation: 富山国際会議場、ANAクラウンプラザホテル富山、富山市民プラザ、グランドプラザ（富山県富山市）
  • Year and Date: 2015-10-22 – 2015-10-23