強固な骨接合を促進する軟骨再生マイクロパターン基材の開発

• 研究課題/領域番号: 19H04448
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分90110:生体医工学関連
• 研究機関: 琉球大学
• 研究代表者: 角南 寛 琉球大学, 医学部, 特命准教授 (50374723)
• 研究分担者: 清水 雄介 琉球大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (10327570) ; 東 千夏 琉球大学, 病院, 講師 (60579085)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022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); 2021年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2020年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円); 2019年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
• キーワード: 軟骨再生 / マイクロパターン / 脂肪幹細胞 / 石灰化層 / アグリカン / I型コラーゲン / 関節軟骨 / 再生治療 / 細胞足場 / メカニカルストレス / 間葉系幹細胞 / 細胞足場基材 / 三次元形状 / 軟骨内骨化

研究開始時の研究の概要

本研究は軟骨と骨を強固に接合させるマイクロパターン基材を開発する。関節軟骨の欠損部を再生治療する場合、軟骨と骨を強固に接合させることが重要である。我々はこれまでに基材のマイクロパターン形状を調節することにより、厚さの均質なシート状軟骨組織を形成させることに成功している。マイクロパターン表面では石灰化の促進も確認されたことから、適切な形状を持ったマイクロパターン基材上で脂肪幹細胞を培養すれば、軟骨と骨が強固に接合した軟骨-骨組織を作製できると考えられる。本研究では、この軟骨-骨組織の強固な接合を創出する、軟骨再生マイクロパターン基材を開発する。

研究成果の概要

本研究は、軟骨と骨を強固に接合させるマイクロパターン基材を開発するものである。関節軟骨の欠損部を再生治療する場合、軟骨と骨を強固に接合させることが重要である。我々は、適切な形状を有するマイクロパターン基材に脂肪幹細胞を播種し、これを軟骨へ分化誘導させることで、厚い軟骨組織を形成させることに成功した。基材表面では石灰化の促進も確認されたことから、適切な形状を持ったマイクロパターン基材上で脂肪幹細胞を分化誘導すれば、軟骨が骨に強固に接合した丈夫な軟骨-骨組織を作製できることが分かった。本研究では、このように軟骨と骨の強固な接合を創出する、軟骨再生マイクロパターン基材の開発に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で得られた知見は、軟骨と骨の界面の構造が強固な軟骨-骨接合を生むメカニズムの解明に大いに貢献するものである。また、本研究で開発されたマイクロパターン基材は、軟骨と骨を強固に接合させる新しい軟骨再生治療技術の創出に繋がると考えている。更に、こういった軟骨と骨との接合を重視した新しい軟骨再生治療技術は、腱や靱帯を骨と強固に接合させるような高度な再生治療技術へと発展していく可能性が高い。