セメント質と歯根膜をともなったハイブリッド型人工歯根の開発

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08557096
• 応募区分: 試験
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 久保木 芳徳 北海道大学, 歯学部, 教授 (00014001)
• 研究分担者: 滝田 裕子 北海道大学, 歯学部, 教務職員 (30125330) ; 藤沢 隆一 北海道大学, 歯学部, 助手 (40190029) ; 水野 守道 北海道大学, 歯学部, 助手 (10125354) ; 大畑 昇 北海道大学, 歯学部, 助教授 (60002185)
• キーワード: 人工歯根 / セメント質 / 歯根膜 / BMP(骨形成タンパク質) / 細胞支持体

研究概要

[問題点]従来ひろく行われてきた人工歯根による歯科治療の考え方と方法には基本的な誤りがあった。哺乳類以上では歯とそれを支える歯槽骨の間に歯根膜がありこれが咬合圧由来の衝撃を緩和し、顎骨との調和を保っている。現在の人工歯根膜機能を無視した結果、数年以内に顎骨の障害をまねいた。
[目的]本研究では、自然の歯根膜とセメント質を伴った人工歯根の創製を目的とする。従来不可能とされてきた歯根膜の再生を、我々は本年度においてBMP(骨形成タンパク質)と独自に開発したコラーゲン線維膜(FCMと略)を一定の原則に従って複合させてサルに投与することで、世界で2番目に成功することができた。
[方法]BMPはウシの中足骨からグアニジン抽出後、ヒドロキシアパタイト、ヘパリン、セファクリルS-300カラムを用いることですべての種類の活性BMPを含むBMPカクテルを調整した。これをFCMに含浸した膜(BMP/FCM)と共に含浸しない膜(FCM)を用いて多層構造膜をつくった。これをサルの臼歯の頬側歯間歯槽骨につくった水平骨欠損部に埋植した。
[結果]埋植御3ヶ月後、(1)FCMのみ投与群、(2)FCMとBMPを複合したものの(BMP+FCM)、(3)FCM/BMPとFCMを重ねあわせFCMを象牙質に接して埋植したもの(FCM/BMP-FCM)を形態学的に比較した。その結果、驚くべきことにはこの水平欠損部においてFCM/BMP-FCM投与群では、歯根膜とセメント質が全面的に再生されたことである。BMP-FCM群では骨が形成させたが象牙質と融合しており、FCMでは骨の形成は殆どみられなかった。
[解釈と今後の展望]以上の結果は、BMPとFCMの細胞工学的応用により歯根膜の再建が可能であることを明確に示すものである。次年度においては、これを部分歯根膜欠損の再植歯、ならびに、ヒドロキシアパタイト焼結体からなる人工歯根の表面で行ない、初期の目標を追求する。

研究成果

• [文献書誌] 久保木芳徳: "コラーゲンの分子間架橋の解析" 臨床皮膚科. 50. 91-97 (1996)
• [文献書誌] 久保木芳徳: "歯のマトリックスと疾患" 医学のあゆみ. 177. 105-110 (1996)
• [文献書誌] 佐々木勝: "Bone Morphogenetic Protein (BMP)による歯周組織の再生療法に関する研究" 日歯周誌. 38. 428-446 (1996)
• [文献書誌] Mizuno, M.: "Osteogenesis by Bone Marrou Stromal Cells Maintained on Type I Collage Matrix Gels In Vivo." Bone. 20. 101-107 (1997)
• [文献書誌] Tsuruga, E.: "Geometry of cell-substratum controls BMP-induced osteogenesis." J. Biochem. 121. 317-324 (1997)
• [文献書誌] Mizuno, M.: "The osteoblastic MC3T3-E1 cells synthesized C-terminal propeptide of type I collagen, Which promoted cell-attachment of osteoblasts." Biochim. Biophys. Acta. 1310. 97-102 (1996)
• [文献書誌] Fujisawa, R.: "Acidic amino acid-rich sequences as binding sites of osteonectin to hydroxyapatite cryatals." Biochim. Biophys. Acta. 1292. 53-60 (1996)
• [文献書誌] Mizuno, M.: "Bone chondroadherin promotes attachment of osteoblastic cells to solid-state aubstrates and show affinity to collagen." Calcif Tissue Int. 59. 163-167 (1996)
• [文献書誌] Kobayashi, D.: "Time-dependent expression of bone sialoprotein fragments in osteogenesis induced by bone morphogenetic protein." J. Biochem. 119. 475-481 (1996)
• [文献書誌] Wada, Y.: "Electrophoretic gels of dentin matrix proteins as diffusion media for in vitro mineralization." J. Dent. Res.75. 1381-1387 (1996)
• [文献書誌] Ono, I.: "promotive effect of basic fibroblast growth factor on the osteogenetic activity of recombinant human bone morphogenetic protein." J. Bone and Mineral Res.(in press).
• [文献書誌] Ono, I.: "Promotion of the Osteogenetic Activity of Recombinant Human Bone Morphogenetic Protein by Basic Fibroblast Growth Factor." J. Cranio. Surg.7. 418-425 (1996)
• [文献書誌] Onodera, S.: "Purification of a noncollagenous high molecular weight protein from bovine articular cartilage." Biol. Pharm. Bull.19. 11-17 (1996)
• [文献書誌] Liu, An-jun: "Changes of Noncollagenous Extracellular Matrix in Turkey Leg Tendon During Calcification." J. Hard Tissue Biol.5. 201-206 (1996)
• [文献書誌] 久保木芳徳: "海洋生物の石灰化と硬組織" 東海大学出版会, 312 (1996)