2014 Fiscal Year Research-status Report
広範囲骨欠損に対する骨形成細胞シートと血管束移植を用いた新規骨再建法確立の試み
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26861205
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| Research Institution | Nara Medical University |
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Principal Investigator |
清水 隆昌 奈良県立医科大学, 医学部, 助教 (70464667)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 骨再生医療 / 血管新生 / 細胞シート / 微小血管外科 / 人工骨 / 骨欠損 / 骨髄間質細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、人工骨を用いた広範囲骨欠損部の再建において、再生医療の技術を用いて作製した『骨形成細胞シート』と、微小血管外科技術により作製した『血管束』を人工骨内に導入することで、移植後早期に人工骨内部の『3次元血管網構築』および『骨組織再生』を行い、広範囲骨欠損や骨壊死治療の新たな治療法を確立するための基礎的研究を行う。
広範囲骨欠損部の再建において、人工骨を用いた再建法では人工骨内部で十分な骨組織が再生できない。生体内で完全に骨癒合を獲得するためには『3次元血管網構築』が必要である。近年この問題に対して、人工骨の内部構造の改良や、骨形成因子の導入、骨髄由来間葉系幹細胞の付与など人工骨の骨形成能を高める試みがなされている。しかし組織再生においては、細胞のみならず、細胞への『血液供給』が重要な因子であり、組織内部に早期に『3次元血管網構築』することが重要である。
本年度は、『骨形成細胞シート』が、骨髄間質細胞から骨分化誘導を行い作製したheterogeneousな細胞の集団であるため、『骨形成細胞シート』の細胞組成を明らかにし、骨新生、血管新生においてどのような役割を有しているのかをも明らかにするために、『骨形成細胞シート』に含まれる細胞の評価を免疫染色を用いて評価を行った。
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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
『骨形成細胞シート』が、骨髄間質細胞から骨分化誘導を行い作製したheterogeneousな細胞の集団であるため、『骨形成細胞シート』に含まれる細胞の評価を免疫染色を用いて評価を行った。免疫染色によって、『骨形成細胞シート』に骨細胞のみならず、血管内皮細胞の存在も同定できた。
さらに、移植後の移植細胞の同定および、移植後の『骨形成細胞シート』の役割を明確にするために、BrdUを移植細胞に導入する方法を確立しているが、BrdUを導入すると、導入する時期によって、『骨形成細胞シート』の骨形成能に変化がみられることが判明した。人工骨内の血管新生、骨新生を評価するためには、移植細胞の標識が不可欠であり、『骨形成細胞シート』の骨形成能を保つことの最適条件を検討した。
また、人工骨に骨髄間質細胞』（Bone marrow derived stromal cell）の浮遊細胞を導入する方法よりも、『骨髄間質細胞シート;BMSCシート』（Bone marrow derived stromal cell sheet）を比較対象する方が、細胞シート同士の比較となるため、その役割を詳細に検討できる。そのため、BMSC sheetの作成方法、骨形成能、血管新生能の検討を行った。
実験を明確にするための基礎実験の追加によって、進行が経度遅れているが、順調に包んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
実験はFischer344ラットを用いて骨欠損モデルを作製する。骨欠損部を①人工骨のみで再建、②BMSCシート+人工骨と血管束で再建、③骨形成細胞シート+人工骨と血管束を用いた再建の3群を作製し、③が骨再建法として優れた方法であることを検証し、新たな骨再建法および『3次元血管網構築』方法を確立する。
二次培養時に、デキサメサゾンとアスコルビン酸を添加する『骨形成細胞シート』、アスコルビン酸のみを添加する『BMSCシート』は、特別な方法を用いなくても、シート内に含まれる細胞数は、DNA量を計測して、同等になることが確認できている。
『骨形成細胞シート』、『BMSCシート』を用いて、それぞれ骨新生、血管新生においてどのような役割を有しているのかをも明らかにする。
さらに、ヒト骨髄由来間葉系幹細胞（hBMSC）を用いて同様な方法で骨形成細胞シートの作製が可能であるかを検証する。免疫不全動物（ヌードラット；F344/N-rnu）に作製した骨欠損部で同様の実験を行うことで、臨床において新たな骨再建法の確立が可能であるかを明らかにする。
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| Causes of Carryover |
『骨形成細胞シート』の免疫学的検討、『BMSCシート』の作成および、免疫学的検討に時間を要したため、実際の人工骨を用いた移植、および移植後の大腿骨の力学的検査まで評価が及んでいないため、次年度使用額が生じた。実験の遅れが、影響しているため、それらの評価は今年度行うので、最終的には必要な研究費である。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
実際の人工骨を用いた移植、および移植後の大腿骨の力学的検査、組織学的検討におよび評価に必要な研究費であるので、今年度、それらを使用する予定である。
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