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2018 年度 実績報告書

ナノレベルの線維配向性を有するスキャフォールドを用いた新たな半月板治療の確立

研究課題

研究課題/領域番号 16H06264
研究機関大阪大学

研究代表者

下村 和範  大阪大学, 医学系研究科, 特任助教(常勤) (40755998)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
キーワード整形外科 / 再生医療 / 半月板 / スキャフォールド / 間葉系幹細胞 / エレクトロスピニング法 / ミニブタ
研究実績の概要

2018年度の前半は、ブタ屍体膝から採取した半月板を用い、手術方法の検討をおこなった。用意するスキャフォールドのサイズを決定し、さらに、スキャフォールドを固定・被覆するための最適な縫合糸の太さ・本数および縫合方法を本シミュレーションにて決定した。
またミニブタ半月板欠損モデルの作成では、前年度までにおこなった家兎実験に準じ、内側半月板前節に横断裂の作製をおこなった。半月横断裂は5mm幅の短冊状の欠損とし、半月中心部から辺縁部まで作製したが、術後1ヶ月で既に線維性の修復組織が見られ、モデルとして不適と考えられた。より幅の大きい欠損や前節1/3の欠損モデルも検討したが、スキャフォールドを縫着する残存組織が小さく、安定した縫合が困難であったことから、これらのモデルも不適と考えられた。一方で、前述の5mm幅の半月板欠損に対し、欠損断端を(関節軟骨を傷つけないように)1秒程度焼灼処置をすることで、術後1ヶ月において半月板の修復が全く見られず、また関節軟骨の変性が進行したことから、本モデルを採用することとした。
2018年度後半は、実際にスキャフォールドのミニブタへの移植実験をおこなった。2019年度にかけて、コントロール群、半月縫合群、スキャフォールド群、細胞・スキャフォールド群の4群を用意する予定とした。コントロール群は、横断裂を作製した後に閉創とし、半月縫合群は、横断裂に対し非吸収糸にて縫合を加え、閉創とした。スキャフォールド群は、横断裂に対し、スキャフォールドの線維方向と半月板線維方向を一致させ、被覆・縫合とした。細胞・スキャフォールド群は、間葉系幹細胞をスキャフォールドに播種、スキャフォールド群と同様に横断裂を被覆・縫合固定した。術後は、飼育ケージ内で運動制限は行なわず飼育とした。飼育期間は、4ヶ月を予定しており、2019年度に解析をおこなう予定である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

概ね予定通りに進んでいる。

今後の研究の推進方策

2019年度は、前年度に得られた結果を元に、引き続きスキャフォールドのミニブタへの移植実験をおこなう。半月板欠損モデルは、内側半月板前節に幅を持たせた短冊状の欠損(横断裂)を作成する。コントロール群、半月縫合群、スキャフォールド群、細胞・スキャフォールド群の合計4群用意する。コントロール群は、横断裂を作製した後に閉創とする。半月縫合群は、横断裂に対し非吸収糸2本にて縫合を加え、閉創とする。スキャフォールド群は、横断裂に対し、スキャフォールドの線維方向と半月板線維方向を一致させ、被覆・縫合する。細胞・スキャフォールド群は、間葉系幹細胞をスキャフォールドに播種、スキャフォールド群と同様に横断裂を被覆・縫合固定する。術後は、飼育ケージ内で運動制限は行なわず飼育する。飼育期間は、4ヶ月を予定しており、順次解析をおこなう予定である。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 4件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件)

  • [国際共同研究] Department of Orthopaedic Surgery/University of Pittsburgh(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Department of Orthopaedic Surgery/University of Pittsburgh
  • [雑誌論文] Enhanced repair of meniscal hoop structure injuries using an aligned electrospun nanofibrous scaffold combined with a mesenchymal stem cell-derived tissue engineered construct.2019

    • 著者名/発表者名
      Shimomura K, Rothrauff BB, Hart DA, Hamamoto S, Kobayashi M, Yoshikawa H, Tuan RS, Nakamura N.
    • 雑誌名

      Biomaterials

      巻: 192 ページ: 346-354

    • DOI

      10.1016/j.biomaterials.2018.11.009

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Meniscal repair and regeneration: Current strategies and future perspectives.2018

    • 著者名/発表者名
      Shimomura K, Hamamoto S, Hart DA, Yoshikawa H, Nakamura N.
    • 雑誌名

      J Clin Orthop Trauma

      巻: 9 ページ: 247-253

    • DOI

      10.1016/j.jcot.2018.07.008

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Scaffold-free tissue engineering for injured joint surface restoration.2018

    • 著者名/発表者名
      Shimomura K, Ando W, Fujie H, Hart DA, Yoshikawa H, Nakamura N.
    • 雑誌名

      J Exp Orthop

      巻: 5 ページ: 2

    • DOI

      10.1186/s40634-017-0118-0

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Establishing a new meniscus treatment with nano-level fibrous orientation scaffolds, the Japan Society for the Promotion of Science (interview article)2018

    • 著者名/発表者名
      Shimomura K
    • 雑誌名

      Impact

      巻: 2018 ページ: 50-52

    • DOI

      10.21820/23987073.2018.2.50

    • オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Enhanced Repair of Meniscal Hoop Structure Injuries Using An Aligned Electrospun Nanofibrous Scaffold Combined with a Mesenchymal Stem Cell-derived Tissue Engineered Construct2019

    • 著者名/発表者名
      Kazunori Shimomura, Benjamin B. Rothrauff, David A. Hart, Shuichi Hamamoto, Masato Kobayashi, Hideki Yoshikawa, Rocky S. Tuan, Norimasa Nakamura
    • 学会等名
      Orthopaedic Research Society
    • 国際学会
  • [学会発表] ナノレベル線維構造を有するスキャフォールドを用いた半月板フープ機能の修復2019

    • 著者名/発表者名
      下村 和範, Benjamin B. Rothrauff, David A. Hart, 濱本 秀一, 小林 雅人, 吉川 秀樹, Rocky S. Tuan, 中村 憲正
    • 学会等名
      日本再生医療学会
  • [学会発表] 膝関節痛のマネジメント(シンポジウム3 「こうすれば解決!? コモンディジーズ」)2018

    • 著者名/発表者名
      下村和範, 吉川 秀樹, 中村 憲正
    • 学会等名
      第11回日本運動器疼痛学会

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公開日: 2019-12-27  

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