幹細胞・増殖因子を利用した新規ハイブリッド人工骨の開発

2005 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15209050
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 吉川 秀樹 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (60191558)
• 研究分担者: 菅野 伸彦 大阪大学, 医学系研究科, 講師 (70273620) ; 名井 陽 大阪大学, 医学系研究科, 助手 (10263261) ; 妻木 範行 大阪大学, 医学系研究科, 助手 (50303938)
• キーワード: 骨再生 / 骨芽細胞 / 骨髄幹細胞 / 分化誘導 / 人工骨 / 再生医療 / ハイドロキシアパタイト

研究概要

連通多孔体構造を有するハイドロキシアパタイト人工骨により、長管骨の大型骨欠損部の再生を試みた。人工骨にポリ乳酸/ポリエチレングリコール共重合体(20μg/block)を担体とし、合成ヒト骨形成蛋白(rhBMP-2,5-20μg)をハイブリッドし、ウサギ前腕欠損部(15mm)に移植した。人工骨のみでは、術後5週で骨癒合は得られなかったが、骨形成蛋白投与群で、良好な欠損部の骨再生、骨癒合を認めた。人工骨内の骨形成を単純X線、マイクロCT、骨塩定量(DEXA法)、圧縮強度などの力学試験を行って評価し、組織学的評価との対比により、非侵襲的画像検査-組織学的評価-力学試験の3評価法の相関性を検証した。単純X線像、骨密度、マイクロCTでの気孔内新生骨体積、病理組織所見は類似した経時的変化を示した。
関節軟骨の修復には、良好な軟骨下骨の形成が重要であると考え、ハイブリッド人工骨による軟骨下骨の再生、関節軟骨の再生を試みた。ウサギ大腿骨関節軟骨に、直径4mm、深さ6mmの骨軟骨欠損を作成し、同部にポリ乳酸/ポリエチレングリコール共重合体(5μg/block)を担体とし、合成ヒト骨形成蛋白(rhBMP-2,20μg)をハイブリッドした人工骨を埋植した。人工骨単独の移植では、移植後6週でも軟骨下骨の再生は不良であり、関節軟骨面は、線維性組識で被覆された。一方、骨形成蛋白投与群では、X線学的、組織学的に旺盛な軟骨下骨の再生と硝子軟骨様の関節面の再生が観察された。

研究成果

• [雑誌論文] Adiponectin increases bone mass by suppressing osteoclast and activating osteoblast. (2005)
  • 著者名/発表者名: Oshima, K., Nampei, A., Matsuda, M., Iwaki, M., Fukuhara, A., Hashimoto, J., Yoshikawa, H., Shimomura I.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 331 ページ: 520-526
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Potentiation of the activity of bone morphogenetic protein-2 in bone regeneration by a PLA-PEG/hydroxyapatite composite (2005)
  • 著者名/発表者名: Kaito, T., Myoui, A., Takaoka, K., Saito, N., Nishikawa, M., Tamai, N., Ohgushi, H., Yoshikawa, H.
  • 雑誌名: Biomaterials 26 ページ: 73-79
• [雑誌論文] Alendronate inhibits bone resorption at the bone-screw interface (2005)
  • 著者名/発表者名: Miyaji, T., Nakase, T., Azuma, Y., Shimizu, N., Uchiyama, Y., Yoshikawa, H.
  • 雑誌名: Clinical Orthopaedics and Related Research 430 ページ: 195-201
• [雑誌論文] A new biotechnology for articular cartilage repair : subchondral implantation of a composite of interconnected porous hydroxyapatite, synthetic polymer (PLA-PEG), and bone morphogenetic protein-2 (rhBMP-2) (2005)
  • 著者名/発表者名: Tamai, N., Myoui, A., Hirao, M., Kaito, T., Ochi, T., Tanaka, J., Takaoka, K., Yoshikawa, H.
  • 雑誌名: Osteoarthritis and Cartilage 13 ページ: 405-417
• [雑誌論文] The role of bone morphogenetic proteins in endochondral bone formation (2005)
  • 著者名/発表者名: Tsumaki, N., Yoshikawa, H.
  • 雑誌名: Cytokine Growth Factor Reviews 16 ページ: 279-285
• [雑誌論文] Bone tissue engineering with porous hydroxyapatite ceramics (2005)
  • 著者名/発表者名: Yoshikawa, H., Myoui, A.
  • 雑誌名: Journal of Artificial Organs 8 ページ: 131-136
• [図書] 人工骨による骨の組織工学と再生医療、人工臓器・再生医療の最先端 (2005)
  • 著者名/発表者名: 吉川秀樹, 名井陽
  • 総ページ数: 230-234
  • 出版者: 先端医療技術研究所