骨形成因子の合成とその臨床応用のための基礎的研究

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03404045
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 高岡 邦夫 大阪大学, 医学部, 助教授 (30112048)
• 研究分担者: 増原 建作 大阪大学, 医学部・整形外科, 助手 (90238915) ; 吉川 秀樹 大阪大学, 医学部・整形外科, 講師 (60191558) ; 小野 啓郎 大阪大学, 医学部・整形外科, 教授 (70028330)
• キーワード: 骨形成 / 生理活性ペプチド / 生体材料 / 骨修復 / 再生

研究概要

1.骨形成因子の全身投与の効果
骨形成因子(Bone morphogenetic protein,BMP)の全身骨格への効果を検定するための、動物モデルを開発した。すなわち、BMPの遺伝子をCHO細胞に組み込んで発現させ、この細胞をヌードマウスの皮下に接種し、腫瘍を形成させた。この腫瘍はBMPは産生しつつ増殖した。この腫瘍から連続的に分泌されたBMPの骨格への効果を検定した。
その結果、腫瘍に接した骨は増殖し、骨新生が生じたが、その他の骨には形態上の変化はみられなかった。すなわち、BMPは局所で作用したが全身骨格への効果はうすいと判定した。
2.骨折修復でのBMPの役割
骨折の修復過程での、BMPの遺伝子発現を、動物モデルで検索した。マウスの肋骨に骨折を作り、BMPのC-DNAから得たC-RNAをプローブとし、in situ hybridization法を用いてその修復過程でのBMPの発現を経時的に観察した。その結果、骨折修復の極く初期(骨折の発生から12時間から3時間まで)に、骨折近傍の骨膜、筋肉、骨髄にBMPの遺伝子発現の増強がみられ、それ以後には発現はなかった。この事実から骨折の修復反応の開始にBMPが関与していることが示唆された。
3.骨形成因子を臨床応用するためのdrug delivery systemの開発
ヒトにおいて合成ヒトBMPを有効に作用させるためのdelivery systemの確立を試みた。サルで、ヒト型BMP(遺伝子組みかえによって合成したもの)を合成担体(我々が開発したポリ乳酸ポリエチレングリコール共重合体)と混合し、さらに、多孔性のハイドロオキシアパタイト(孔径200ミクロン前後のもの)と複合させると最も有効に、サルで骨形成を誘発できることを明らかにした。またサルで有効にBMPが作用発現するには、マウスに比して10倍以上の含有濃度が必要であることも明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] 吉川秀樹: "骨疾患と酒石酸耐性酸フォスファターゼ(TRAP)" Clinical Calcium. 3. 630-633 (1993)
• [文献書誌] 吉川秀樹: "骨形成因子(BMP)-その臨床応用に向けて" Medical Practice. 10. 814-815 (1993)
• [文献書誌] 吉川秀樹: "骨リモデリングにおける骨芽細胞の役割" 医学のあゆみ. 165. 568-571 (1993)
• [文献書誌] 橋本淳: "骨粗鬆症の病態生理-加齢と骨粗鬆症" 腎と骨代謝. 6. 263-272 (1993)
• [文献書誌] 吉川秀樹: "骨形成因子(BMP)と骨軟骨形成" Human Cell. 6. S16-18 (1993)
• [文献書誌] 高岡邦夫: "骨疾患とTGF-βファミリー" Molecular Medicine. 31. 302-308 (1994)
• [文献書誌] 宮本紳平: "BMPの整形外科領域への応用" The Bone. 7. 85-96 (1993)
• [文献書誌] 宮本紳平: "整形外科分野でのBMPの臨床応用の可能性" 歯科ジャーナル. 38. 439-446 (1993)
• [文献書誌] 宮本紳平: "骨移植:最近の進歩" 形成外科ADVANCEシリーズ. (1994)
• [文献書誌] 宮本紳平: "特集/軟骨・骨破壊と修復" リウマチ科. 10. (1994)
• [文献書誌] Kurihara,T.: "Murine bone morphogenetic protein-4gene:Existence of multiple promoters and exons for the 5'-untranslated region" Biochemical and Biophysical Research Communications. 14. 1049-1056 (1993)
• [文献書誌] Miyamoto,S.: "Polylactic acid-polyethylene glycol block copolymer:A new biodegradable synthetic carrier for bone morphogenetic protein." Clinical Orthopaedics and Related Research. 294. 333-343 (1993)
• [文献書誌] Nomura,S.: "Method for detecting the expression of bone matrix protein by in situ hybridization using decalcified mineralized tissue." Acta Histochem.Cytochem.26. 303-309 (1993)
• [文献書誌] Takaoka,K.: "Purification and Characterization of a Bone-Inducing Protein From a Murine Osteosarcoma." Clinical Orthopaedics and Related Research. 292. 329-336 (1993)
• [文献書誌] Takaoka,K.: "Gene cloning and expression of a bone morphogenetic protein derived from a murine osteosarcoma,(Dunn)" Clinical Orthopaedics and Related Research. 294. 344-352 (1993)
• [文献書誌] Miyamoto,S.: "Ossification of the ligamentum flavum induced by bone morphogenetic protein.An experimental study in mice." J.Bone Joint Surg(Br).74-B. 279-283 (1993)
• [文献書誌] Miyamoto,S.: "Bone induction in monkeys by bone morphogenetic protein." Journal of Bone and Joint Surgery.75-B. 107-110 (1993)
• [文献書誌] Miyamoto,S.: "Bone induction and bone repair by composites of bone morphogenetic protein and biodegradable synthetic polymers." Annals Chirurgiae et Gynecologiae. 82. 69-76 (1993)