生体適合性架橋剤とフェムト秒レーザーを用いた角膜実質再生治療法の開発

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26861447
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 相馬 剛至 大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (70582401)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 角膜実質 / 生体適合性架橋剤 / アテロコラーゲン / フェムト秒レーザー

Outline of Annual Research Achievements

フェムト秒レーザーの照射条件について、エネルギー、照射密度、照射時間を最適化することにより、家兎角膜においてヒトと同様に平滑な直径8mmの角膜切開を得ることができた。また、フェムト秒レーザーを用いて切開した正常家兎角膜を検眼鏡的に観察した結果、明らかな角膜混濁や細胞診順を認めず、透明性は保持されていた。さらにCD4、CD11b、CD3、CD20、F4/80、CD8、tubulin、α-SMAの免疫染色を施したところ、いずれのタンパクの発現を認めず、最適化したレーザーの照射条件にて、炎症を惹起することなく家兎角膜を切開しうることを確認した。
ブタ由来1 型コラーゲンを用いたアテロコラーゲンを塩酸または水酸化ナトリウム水溶液に種々の濃度で溶解させたのち中性化した。その結果、水酸化ナトリウムとの混合により透明なゲルを得られた。続いて、アルカリにて溶解したコラーゲン溶液に生体適合性ポリエチレングリコール（PEG）の末端にコラーゲンモデルペプチド（(Pro-Hyp-Gly)10: (POG)10）を結合した生体適合性架橋剤を混和し、透明なゲルが得られる条件を得た。
続いて混合物の家兎角膜への注入実験を行った。家兎角膜においてフェムト秒レーザーを用いて家兎角膜実質中央に直径8mm の円形切開を作製し、円周部に作製した垂直切開より架橋剤とアテロコラーゲンの混合物を実質層間に注入した。注入後1週間ならびに1 ヶ月時点でin vivo で前眼部写真撮影を行った結果、軽度の混濁を認めるのみであった。結膜充血は観察されなかった。

Current Status of Research Progress

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

Reason

本年度の計画であるフェムト秒レーザーの家兎角膜に対する照射条件の最適化について、ヒトと同様に平滑な角膜切開を行える条件について決定した。また、ブタ由来1 型コラーゲンを用いたアテロコラーゲンの酸もしくはアルカリとの混和による透明化条件の検討についても完了した。さらに、アルカリにて溶解したコラーゲン溶液と生体適合性架橋剤との混和条件につていも、透明なゲルが得られる最適な条件を得た。さらに、架橋剤とあてロコラーゲンの混合物の家兎角膜へ注入するin vivo実験も開始し、移植後1週間ならびに1か月の検眼鏡的ならびに組織学的な検討結果を得た。以上より、今年度は計画通りにおおむね順調に進展していると評価する。

Strategy for Future Research Activity

26年度に施行した注入実験における家兎角膜の透明性をもとに生体適合性架橋剤とアテロコラーゲンの濃度についての条件を最終的に確立する。また、混合物の注入実験については、混和物を移植した家兎について長期の経過観察を行うとともに、引き続き継続して注入実験を行い、治療効果判定、組織学的検討を行う予定である。

Causes of Carryover

家兎におけるフェムト秒レーザーの照射条件の検討において、予想よりも少ない家兎数で最適化が得られたため、次年度使用額が生じた。

Expenditure Plan for Carryover Budget

27年度は生体適合性架橋剤とアテロコラーゲン混和物の家兎角膜実質内移植実験について、3ヶ月以上の長期経過観察を行う予定としている。27年度分として請求した助成金は本移植実験ならびに情報収集に用いる予定である。