無菌蚕由来のシルクフィブロインによる人工骨膜の開発

• 研究課題/領域番号: 22K10205
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分57060:外科系歯学関連
• 研究機関: 鶴見大学
• 研究代表者: 江口 貴紀 鶴見大学, 歯学部, 助教 (70832814)
• 研究分担者: 長島 孝行 ヤマザキ動物看護大学, 動物看護学部, 教授 (20231483) ; 石塚 忠利 鶴見大学, 歯学部, 学部助手 (20892954) ; 川口 浩司 鶴見大学, 歯学部, 准教授 (50277951) ; 濱田 良樹 鶴見大学, 歯学部, 教授 (70247336)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2026-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2025年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2024年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
• キーワード: シルクフィブロイン / scafold / 再生医療 / 無菌蚕 / 骨膜 / 顎骨再生

研究開始時の研究の概要

現在、医療で用いられる足場材料の多くは、動物性コラーゲンかポリグリコール酸である。動物性コラーゲンは細胞誘導能がそれほど高いわけではなく、吸収期間の調整が難しい。ポリグリコール酸は足場材料として比較的長い期間生体内で存在できるが異物反応による炎症が起こり得る。
シルク素材による足場材料では、優れた組織誘導能・低抗原性・容易な吸収期間の調整が期待できるため、再生治療における新たな足場材料となり、再生治療の進歩に寄与できると思われる。

研究実績の概要

シルク膜を骨再生のscafoldとして応用するために実験を行っている。
まずは生体内で応用可能なシルク膜の合成から行った。シルク膜は、フィブロインとセリシンの割合によってしなやかさ、ぬれ、生体内での分解速度などの物性が変わるため、フィブロインとセリシンの割合を調整してシルク膜の合成を行った。骨再生への応用には、吸収されるまでにある程度の強度が必要であるため、吸収までに時間が要するように調整したシルク膜を合成した。
次いで合成したシルク膜の生体反応を確認した。骨での反応評価は時間がかかるため、軟組織での予備実験で生体反応を確認した。具体的には、C57/BLマウスに直径1cmの腹直筋欠損を生じさせ、欠損部にシルク膜を留置させた。腹部はナイロン糸で完全閉創させ、その反応を1週間、2週間、1カ月での時点で検体を採取して、HE染色でコラーゲン膜との比較を行った。シルク膜を欠損部に留置した群では、腹直筋欠損部は、1カ月ほどでシルク膜を足場にして筋組織の被覆がHE染色で確認できた。一方で、コラーゲン膜では、膜構造の維持ができず、崩壊している個体が多かった。そのため、死亡するマウスも散見された。また、膜構造を維持していたとしても筋組織の再生は乏しかった。
しかしながら、シルク膜にも問題が浮き彫りになった。HE染色での組織学的評価では、シルク膜周囲に異物巨細胞が多く集簇していた。そのため生体内で骨再生のような長期間の応用するためには、シルク膜の構造改良が必要であることが明らかになった。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

生体内でのシルク膜は、応用可能であり、組織再生のscafoldとなり得る可能性が強く示唆できたことが大きな収穫であった。しかしながら、長期的に生体内で応用できるようにするためには、異物反応が大きな問題となり得るため、異物巨細胞が少ないシルク膜の開発が課題となった。現状骨への応用の目途が立たない事から、当初の予定より進捗状況はやや遅れていると判断した。

今後の研究の推進方策

生体内で異物反応が少ないシルク膜の開発を行い、それを骨再生に応用した実験を予定している。