血管誘導因子を用いた骨再生技術の開発

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14657377
• 研究機関: 独立行政法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 植村 寿公 独立行政法人産業技術総合研究所, 年齢軸生命工学研究センター, 主任研究員 (60176641)
• キーワード: 組織工学 / 骨再生 / 血管新生 / 遺伝子導入 / 骨芽細胞 / VEGF

研究概要

骨の再生を誘導するには骨芽細胞による造骨作用が最も重要であるが、それら細胞に栄養分や酸素を供給する血管新生が十分に伴うことが重要である。現在までの組織工学、特に多孔性セラミックス材料を用いた骨における組織工学において、骨芽細胞による造骨作用を高めるための多くの努力がなされているものの、血管誘導を伴わせた骨再生の試みは極めて少ない。本提案では、骨における組織工学モデル(ラットおよびヒト骨髄細胞を用いた)において血管誘導を遺伝子工学的に行い、骨再生効率が亢進することを示すことにより血管誘導因子の導入の重要性を明らかにし、今後の組織工学技術に貢献する。
本年度は血管誘導因子VEGFのcDNAを導入したアデノウイルスを、ラット骨髄由来骨芽細胞(Maniatopoulosの方法による)に感染(条件は初年度に決定したもの)させ、多孔性セラミックス材料に播種した後、ラットの皮下、および骨欠損モデルに移植し、その後の経過を詳細に検討した。生化学的評価として、アルカリフォスファターゼ活性、オステオカルシン発現量により評価した結果、これらの因子がウイルス感染により亢進することが分かった。更に、組織化学的には、HE染色による新生骨の増加だけでなく、TRAP染色により破骨細胞を誘導していることも明らかになった。以上の結果から、VEGF遺伝子導入により、骨形成の亢進、骨リモデリングの誘導がおこることが明らかになり、VEGF遺伝子の導入が、骨における組織工学技術に有効に働くことが確認できた。

研究成果

• [文献書誌] 植村寿公, 小島弘子: "骨髄細胞を用いた骨の組織工学と新規スキャホールドの開発"バイオベンチャー(羊土社). 3, 4. 95-98 (2003)
• [文献書誌] Y.C.Wang, T.Uemura, J.Dong, H.Kojima, J.Tanaka, T.Tateishi: "Application of Perfusion Culture System Improves In vitro and In vivo Osteogenesis of Rat Bone Marrow-Derived Osteoblastic Cells In Porous Ceramic Materials"Tissue Engineering. 9,6. 1205-1214 (2003)
• [文献書誌] D.Iejima, T.Saito, T.Uemura: "Phosphophoryn-collagen sponge as a scaffold for bone tissue engineering"J.Biomater.Sci.Polymer Edn. 14,10. 1097-1103 (2003)
• [文献書誌] A.D.McCarthy, T.Uemura, S.B.Etcheverry, A.M.Cortizo: "Advanced Glycation Endproducts Interfere with Integrin-Mediated Osteoblastic Attachment to a Type-I Collagen Matrix"Int.J.Biochem.and Cell.Biol. 36,5. 840-848 (2004)
• [文献書誌] S.Sotome, T.Uemura, M.Kikuchi, C.Jiani, S.Itoh, J.Tanaka, T.Tateishi, K.Shinomiya: "Synthesis and in vivo evaluation of a novel Hydroxyapatite/Collagen-alginate as bone filler and a drug delivery carrier of bone morphogenetic protein"Mater.Sci.Eng.C. 24. 341-347 (2004)
• [文献書誌] 植村寿公(分担執筆): "再生医療-ティッシュエンジニアリング&生体材料最前線"日刊工業新聞. 160(117-121, 122-125) (2003)