ナノレベルの線維配向性を有するスキャフォールドを用いた新たな半月板治療の確立

• 研究課題/領域番号: 16H06264
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 整形外科学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 下村 和範 大阪大学, 医学系研究科, 助教 (40755998)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円); 2019年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2018年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円); 2017年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 半月板 / 再生医療 / スキャフォールド / エレクトロスピニング / 間葉系幹細胞 / 半月板損傷 / 整形外科 / エレクトロスピニング法 / ミニブタ / 家兎 / 膝関節

研究成果の概要

本研究では、これまで治療が困難であった半月板損傷に対し、間葉系幹細胞および内部に微細線維構造を有するスキャフォールド（細胞の足場材料）を用い、半月板修復に有用かどうか検討した。動物（ウサギなど）を用いた検討にて、間葉系幹細胞を播種したスキャフォールドは隣接する関節軟骨の保護作用および半月板修復効果を認め、新たな治療法となり得ることが証明された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

半月板は膝関節内において重要な機能を有するが、半月板は大部分が無血管野であり、一旦損傷すると自然修復が期待されず、これまで有効な治療法が無かった。また多くの場合、切除を余儀なくされ、変形性関節症の要因となっていた。本治療法は、これまで難治性であった半月板損傷に対する新たな治療法として期待され、今後、変形性関節症発症予防へ繋がる可能性がある。

研究成果

• [国際共同研究] University of Pittsburgh(米国)
• [国際共同研究] Department of Orthopaedic Surgery/University of Pittsburgh(米国)
• [雑誌論文] Enhancement of chondrogenic differentiation supplemented by a novel small compound for chondrocyte-based tissue engineering (2020)
  • 著者名/発表者名: Hamamoto Shuichi、Chijimatsu Ryota、Shimomura Kazunori、Kobayashi Masato、Jacob George、Yano Fumiko、Saito Taku、Chung Ung-il、Tanaka Sakae、Nakamura Norimasa
  • 雑誌名: Journal of Experimental Orthopaedics 巻: 7 号: 1 ページ: 446-458
  • DOI: 10.1186/s40634-020-00228-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Meniscus Tear: A Review of Stem Cell Therapies (2019)
  • 著者名/発表者名: Jacob G, Shimomura K, Krych AJ, Nakamura N
  • 雑誌名: Cells 巻: 9 号: 1 ページ: 92-92
  • DOI: 10.3390/cells9010092
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Enhanced repair of meniscal hoop structure injuries using an aligned electrospun nanofibrous scaffold combined with a mesenchymal stem cell-derived tissue engineered construct (2019)
  • 著者名/発表者名: Shimomura Kazunori、Rothrauff Benjamin B.、Hart David A.、Hamamoto Shuichi、Kobayashi Masato、Yoshikawa Hideki、Tuan Rocky S.、Nakamura Norimasa
  • 雑誌名: Biomaterials 巻: 192 ページ: 346-354
  • DOI: 10.1016/j.biomaterials.2018.11.009
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Meniscal repair and regeneration: Current strategies and future perspectives (2018)
  • 著者名/発表者名: Shimomura Kazunori、Hamamoto Shuichi、Hart David A.、Yoshikawa Hideki、Nakamura Norimasa
  • 雑誌名: Journal of Clinical Orthopaedics and Trauma 巻: 9 号: 3 ページ: 247-253
  • DOI: 10.1016/j.jcot.2018.07.008
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Scaffold-free tissue engineering for injured joint surface restoration (2018)
  • 著者名/発表者名: Shimomura Kazunori、Ando Wataru、Fujie Hiromichi、Hart David A.、Yoshikawa Hideki、Nakamura Norimasa
  • 雑誌名: Journal of Experimental Orthopaedics 巻: 5 号: 1 ページ: 1-14
  • DOI: 10.1186/s40634-017-0118-0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Establishing a new meniscus treatment with nano-level fibrous orientation scaffolds, the Japan Society for the Promotion of Science (interview article) (2018)
  • 著者名/発表者名: Shimomura K
  • 雑誌名: Impact 巻: 2018 号: 2 ページ: 50-52
  • DOI: 10.21820/23987073.2018.2.50
  • オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Enhanced Repair of Meniscal Hoop Structure Injuries Using an Aligned Electrospun Nanofibrous Scaffold Combined with a Mesenchymal Stem Cell-derived Tissue Engineered Construct. (2019)
  • 著者名/発表者名: Shimomura K, Rothrauff BB, Hart DA, Hamamoto S, Kobayashi M, Yoshikawa H, Tuan RS, Nakamura N
  • 学会等名: International Society of Arthroscopy, Knee Surgery and Orthopaedic Sports Medicine
  • 国際学会
• [学会発表] A novel approach to the treatment of meniscal hoop injuries using a mesenchymal stem cell-seeded electrospun nanofibrous scaffold. (2019)
  • 著者名/発表者名: Shimomura K, Rothrauff BB, Hart DA, Hamamoto S, Kobayashi M, Yoshikawa H, Tuan RS, Nakamura N
  • 学会等名: International Cartilage Repair and Joint Preservation Society
  • 国際学会
• [学会発表] Repair of Meniscal Hoop Function Using an Aligned Electrospun Nanofibrous Scaffold Combined with a Mesenchymal Stem Cell-derived Tissue Engineered Construct. (2019)
  • 著者名/発表者名: Shimomura K, Hamamoto S, Kobayashi M, Yoshikawa H, Nakamura N
  • 学会等名: Annual Meeting of the Japanese Society for Artificial Organs
• [学会発表] Regenerative Medicine Approaches for the Treatment of Incurable Meniscal Injuries. (2019)
  • 著者名/発表者名: Shimomura K, Yoshikawa H, Nakamura N
  • 学会等名: Japanese Orthopaedic Society of Knee, Arthroscopy and Sports Medicine
  • 招待講演
• [学会発表] Enhanced Repair of Meniscal Hoop Structure Injuries Using An Aligned Electrospun Nanofibrous Scaffold Combined with a Mesenchymal Stem Cell-derived Tissue Engineered Construct (2019)
  • 著者名/発表者名: Kazunori Shimomura, Benjamin B. Rothrauff, David A. Hart, Shuichi Hamamoto, Masato Kobayashi, Hideki Yoshikawa, Rocky S. Tuan, Norimasa Nakamura
  • 学会等名: Orthopaedic Research Society
  • 国際学会
• [学会発表] ナノレベル線維構造を有するスキャフォールドを用いた半月板フープ機能の修復 (2019)
  • 著者名/発表者名: 下村 和範, Benjamin B. Rothrauff, David A. Hart, 濱本 秀一, 小林 雅人, 吉川 秀樹, Rocky S. Tuan, 中村 憲正
  • 学会等名: 日本再生医療学会
• [学会発表] 膝関節痛のマネジメント（シンポジウム3 「こうすれば解決！？ コモンディジーズ」） (2018)
  • 著者名/発表者名: 下村和範, 吉川 秀樹, 中村 憲正
  • 学会等名: 第11回日本運動器疼痛学会