HAp/Col複合体及びヒト培養骨髄細胞を用いた骨再生システムの確立、臨床応用

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13557125
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 四宮 謙一 東京医科歯科大学, 大学院・医歯学総合研究科, 教授 (20111594)
• 研究分担者: 波呂 浩孝 東京医科歯科大学, 大学院・医歯学総合研究科, 助手 (10313264) ; 伊藤 聰一郎 東京医科歯科大学, 疾患遺伝子実験センター, 助教授 (10242190) ; 小森 博達 東京医科歯科大学, 大学院・医歯学総合研究科, 助教授 (60262169)
• キーワード: 多孔質HAp / Col / 細胞担体 / 連通孔 / 企業化 / ヒト骨髄培養細胞 / β-TCP / 臨床治験 / 細胞治療センター

研究概要

昨年度開発した多孔質HAp/Colの作成条件による多孔質構造の変化や、力学的特性の変化や生体内での反応性の変化などを検討した。この多孔体はHAp/Colに含まれるコラーゲンのゼラチン化と凍結による結晶形成を利用して多孔質化したものである。確認できた多孔質HAp/Colの性質は以下のようである。ゼラチン化の割合が高いと弾性は増加し気孔形態は球状に近くなり、気孔径は大きくなる。凍結速度を遅くすると気孔径は大きくなる。また、生体内ではゼラチン化の割合が高いと吸収が早くなる。なお、本研究の目的はこの多孔体を細胞担体として使用し骨再生を促進することである。現在2〜3mm角程度の多孔質HAp/Colは細胞担体として使用可能であるが、臨床的用途を考慮すると大きさが不十分である。細胞担体として使用するためには気孔間を結ぶ連通孔が必要となる。現在、連通孔を多く有する多孔体の作成条件の検討を進めている。また、臨床応用に向けて企業化を進め、安全性試験などの基礎データの収集を行っている。
前記のように細胞担体としての多孔質HAp/Colの開発を進めると同時に、骨髄培養細胞の臨床応用へ向けての研究も行った。現在使用できる細胞担体として多孔質β-TCPを使用し、骨髄から採取した骨髄細胞を培養増殖してインプラントに導入し、ヌードマウスの皮下に移植した。高齢者から採取した骨髄細胞でも十分な骨形成能を有していることを確認した。また、アプリケーションモデルとして現在は自家骨移植が必要とされている腰椎後側方固定手術をサルに施行し、骨髄培養細胞を導入したβ-TCPを自家骨の代わりに移植することにより自家骨移植に匹敵する結果を得た。

研究成果

• [文献書誌] S.Sotome, T.Uemura, S.Itoh, M.Kikuchi, J.Tanaka, T.Tateishi, K.Shinomiya: "Synthesis and in vivo evaluation of a novel Hydroxyapatite/Collagen-alginate as a bone filler and a drug delivery carrier of bone morphogenetic protein"Materials Science and Engineering : C. (in press).
• [文献書誌] S.Itoh, M.Kikuchi, K.Takakuda, K Nagaoka, Y.Koyama, J.Tanaka K.Shinomiya: "Implantation study of a Novel hydroxyapatite/collagen composite into weight-bearing sites of dogs"J Biomed Mater Res. 63. 507-515 (2002)
• [文献書誌] S Itoh, M Kikuchi, Y Koyama, J Tanaka, K Shinomiya: "Development of an artificial vertebral body using a novel biomaterial, hydroxyapatite/collagen composite"Biomaterial. 23. 3919-3926 (2002)