2014 Fiscal Year Research-status Report
熱による新規骨形成促進法の開発：マグネタイト微粒子の応用
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26670659
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
西田 佳弘 名古屋大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (50332698)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小澤 英史 名古屋大学, 医学部附属病院, 病院助教 (60635572)
生田 国大 名古屋大学, 医学部附属病院, 医員 (40732657)
加藤 竜司 名古屋大学, 創薬科学研究科, 准教授 (50377884)
本多 裕之 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70209328)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 再生医学 / 医療・福祉 / 臨床 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1.in vivo、ラットモデルによるアルジン酸ゲルとマグネタイト包埋リポソームの骨新生実験：SDラット脛骨内に小欠損を作成し、マグネタイト包埋リポソームをアルギン酸ゲル内に包埋し交番磁場を与え、有効に局所が加温されるシステムを開発した。本システムにより、41-47度まで加温による実験により、43-46度で旺盛な骨形成が得られることを発見した。軟X線を画像解析ソフトにて評価し、対照群より有意に骨形成が上昇していた。組織学的にも加温群が有意に骨を形成していた。
2.組織学的評価：Villanueva染色において、加温群では成熟骨が有意に多く形成され、類骨組織は対照群と同等であった。ALPの染色性も加温群で有意に高く、TRAP陽性細胞は加温部と骨形成部の境界領域に多く存在した。
3.人工骨へのマグネタイト包埋リポソーム浸漬実験：人工骨（ハイドロキシアパタイト）にマグネタイトリポソームを浸漬させ、交番磁場下での加温効率を評価した。浸漬するだけでは加温効率は低く、陰圧下に浸漬すると人工骨とリポソームの結合がよくなり、加温効率が上昇することを確認した。リポソームを浸漬させた人工骨の量と加温効率の関連を評価した。人工骨量に比例して加温効率が上昇するため、in vivoの実験における必要人工骨量を推定できた。
4.1,2の実験の論文化：アルギン酸ゲルにマグネタイトリポソームを包埋させ、交番磁場下に加温すると有意に骨形成が上昇することを明らかにした内容を英文論文に投稿し、受理された。(Ikuta K, Nishida Y et al, Int J Hyperthermia, 2015; 31: 58-66)
5.1,2の結果に基づく特許のPCT出願：出願日 平成２６年６月５日、出願番号 ＰＣＴ／ＪＰ２０１４／０６４９２０
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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
本研究は「マグネタイト包埋リポソームを利用した加温システムによる新規骨形成法を開発する」を目的としている。平成26年度に、マグネタイトリポソームをアルギン酸ゲルに包埋した複合体を交番磁場下に加温することにより、ラット骨欠損モデルでは旺盛な骨形成が得られることを明らかにした。また43-46度の範囲で骨形成効果を有し、組織学的にも類骨ではなく成熟骨の形成が加温群で有意に上昇することを見いだした。特に移植し、加温されたマグネタイトリポソームの周囲に骨が新規に形成されることが明らかとなった。アルギン酸1mlに対して、36mgのマグネタイトリポソームを混合することで十分な加温効率が得られることを明らかにした。
国内特許出願を終えた後、加温により新規骨形成法について英文雑誌に投稿し、受理された(Ikuta K, Nishida Y et al, Int J Hyperthermia, 2015; 31: 58-66)。
臨床試験に移行するためには知財の取得が重要となる。国内特許出願を終え、今年度はPCT出願し、国際調査報告を受けている。審査官へ補正書を提出し、「新規性及び進歩性あり」と判断された。今後各国へ移行予定である。また、本研究内容について、共同研究企業を探す目的で、中部地区の「医療・バイオ系シーズ」発表会にてポスター発表した。
既存の臨床適用のあるデバイスを応用することが、今後の臨床試験の立案・遂行には重要な条件となる。すでに臨床応用されているハイドロキシアパタイトを使用して、「マグネタイト包埋リポソーム」を浸漬させ、交番磁場下にin vitroで加温されることを確認した。
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| Strategy for Future Research Activity |
「マグネタイト包埋リポソームを利用した加温システムによる新規骨形成法を開発」し、加温による骨形成「臨床試験の計画と実施」を出口戦略とするための推進方策をとる。
1．マグネタイト包埋リポソームとハイドロキシアパタイト複合体によりin vivo実験：すでに臨床応用されているハイドロキシアパタイトにマグネタイトリポソームを浸漬させ、in vivoにおいてアルギン酸と同様に各種条件による骨新生を評価する。加温温度・加温回数と骨形成の関連を詳細に検討する。一旦形成された骨が、加温後どのように吸収・消退していくかを軟X線にて評価する。
2．ラットより大きな動物を使用した加温骨新生実験：骨欠損が大きくなった場合のマグネタイト包埋リポソームを利用した加温システムの骨形成評価。
3．鉄粒子の改善：マグネタイト包埋リポソームは臨床適用がないため、臨床応用されている鉄粒子を使用して人工骨（ハイドロキシアパタイト）に浸漬させ、加温効率をin vitroで評価する。ラット生体内に移植し、人工骨から鉄粒子がどの程度流出するかを検討する。
4．加温装置の改善：交番磁場装置による加温は臨床適用ではないため、臨床で使われている交流電流を発生させる装置による加温効率を評価する。臨床応用されている加温装置は山本ビニタが開発している。山本ビニタより、臨床で使用されている機器と同じ原理で作成された動物用加温装置を実験用に借り入れ、従来の交番磁場装置による加温・骨新生結果と比較、検討する。
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| Causes of Carryover |
マイクロCTによる評価実験の遅れが生じたため、コストがかかる同実験が延期されたため。動物実験舎が一時閉鎖となり、動物を使用する実験に遅れが生じ、それに伴う各種実験にかかる費用を次年度使用としたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
ラットによるin vivo実験各種、人工骨各種（ハイドロキシアパタイト、β-TCP）と鉄粒子との複合体による加温評価実験。
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[Presentation] 温熱刺激による新規骨形成促進法2014
Author(s)
生田国大, 浦川浩, 新井英介, 小澤英史, 二村尚久, 濵田俊介, 大田剛広, 石黒直樹, 西田佳弘
Organizer
第29回日本整形外科学会基礎学術集会
Place of Presentation
城山観光ホテル（鹿児島県鹿児島市）
Year and Date
2014-10-09 – 2014-10-10
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