局所投与かつ局所保持可能な理想的な細胞・成長因子送達法による骨欠損治療法の確立

• 研究課題/領域番号: 19K18546
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分56020:整形外科学関連
• 研究機関: 湘南医療大学
• 研究代表者: 関口 裕之 湘南医療大学, 臨床医学研究所, 研究員 (90547233)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 骨形成蛋白 / 徐放 / ゲル剤 / 局所硬化ゲル / 骨欠損治療 / 間葉系幹細胞送達 / ヒアルロン酸 / デキストラン / 硬化ゲル / 成長因子 / 幹細胞

研究開始時の研究の概要

マウスMSC、CB-GF搭載注入型局所硬化ゲルの有用性をマウス広範囲骨欠損モデルを用いて評価する。また、MHCハプロタイプの異なるマウスを用いて広範囲骨欠損モデルを作成し、同種MSC搭載注入型局所硬化ゲルによる治療の可能性を検討する実用化に向けてヒトMSCを用いた効果検証を免疫不全マウス広範囲骨欠損モデルにより検討する。

研究成果の概要

外傷や腫瘍掻爬後の広範囲骨欠損は治療に難渋する。BMP-2を局所に保持し得る新規材料として、ヒアルロン酸を基材とし局所投与部で硬化する新規ゲル剤を開発し、マウス広範囲骨欠損モデルを用いて有用性を検討した。骨欠損のみの群（defect群）、骨欠損部に局所硬化ヒアルロン酸ゲルのみを投与した群（HA群）、骨欠損部にBMP-2含有PBSを投与した群（PBS/BMP群）、骨欠損部にBMP-2含有局所硬化ヒアルロン酸ゲルを投与した群（HA/BMP群）の4群を作製した。HA/BMP群は他の3群と比較して骨量、骨塩量とも有意に高値だった。本方法はBMP-2の局所送達による骨欠損治療法として有用かもしれない。

研究成果の学術的意義や社会的意義

外傷や腫瘍掻爬後の広範囲骨欠損は治療に難渋する。治療の長期化に伴う患者の社会復帰の遅延は、患者に肉体的・精神的苦痛を与えるとともに医療費の増加と社会経済的損失に直結する。本研究で開発したゲル剤は広範囲骨欠損治療に重要であると考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Expression of nerve growth factor in the callus during fracture healing in a fracture model in aged mice (2022)
  • 著者名/発表者名: Sekiguchi H, Inoue G, Shoji S, Tazawa R, Kuroda A, Miyagi M, Takaso M, Uchida K
  • 雑誌名: Biomed Mater Eng 巻: 33 号: 2 ページ: 131-137
  • DOI: 10.3233/bme-211284
  • 査読あり
• [雑誌論文] Acceleration of bone formation using in situ-formed hyaluronan-hydrogel containing bone morphogenetic protein-2 in a mouse critical size bone defect model (2021)
  • 著者名/発表者名: Shoji S, Uchida K, Tazawa R, Saito W, Kuroda A, Sekiguchi H, Ishii D, Inoue S, Inoue G, Takaso M
  • 雑誌名: Bio-Medical Materials and Engineering 巻: - 号: 4 ページ: 207-215
  • DOI: 10.3233/bme-201172
  • 査読あり
• [雑誌論文] Wrapping with Basic Fibroblast Growth Factor-Impregnated Collagen Sheet Reduces Rat Sciatic Nerve Allodynia (2019)
  • 著者名/発表者名: Mukai M, Uchida K, Hirosawa N, Murakami K, Kuniyoshi K, Inoue G, Miyagi M, Sekiguchi H, Shiga Y, Inage K, Orita S, Suzuki T, Matsuura Y, Takaso M, Ohtori S
  • 雑誌名: J Orthop Res 巻: 37 号: 10 ページ: 2258-2263
  • DOI: 10.1002/jor.24349
  • 査読あり
• [学会発表] BMP-2含有局所硬化ヒアルロン酸ゲルを用いた広範囲骨欠損修復法の有用性 (2021)
  • 著者名/発表者名: 庄司 真太郎, 内田 健太郎, 田澤 諒, 関口 裕之, 井上 玄, 齋藤 亘, 宮城 正行, 黒田 晃義, 高相 晶士
  • 学会等名: 第３６回日本整形外科学会基礎学術集会
• [学会発表] BMP-2含有局所硬化ヒアルロン酸ゲルを用いた難治性骨折治療法の有用性 (2020)
  • 著者名/発表者名: 庄司真太郎、内田健太郎、関口裕之、井上 玄、齋藤 亘、宮城正行、村田 幸佑、川久保 歩、高相晶士
  • 学会等名: 第35回日本整形外科学会基礎学術集会