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本研究ではサイトカイン固定化法の頭頚部領域再生医療への応用を目指し、サイトカイン固定化法の開発、固定化効果の生化学的解析、Scaffoldの選定を行った。
サイトカインの固定化担体としてはサクシニル化I型アテロコラーゲンが優れた特性を示しており、サクシニル化I型アテロコラーゲンにrhBMP-2が結合していることを確認した。
ST2、C2C12、MC3T3培養細胞を用いてサイトカイン固定化効果を検討する為、アルカリフォスファターゼ活性の測定、骨形成に関わる各遺伝子発現様式について解析を行った。その結果、全ての細胞において固定化rhBMP-2でアルカリフォスファターゼ活性の上昇、骨形成に関わる遺伝子発現の上昇が認められ、また細胞内シグナルに関わる遺伝子の発現が持続する傾向が認められた。細胞内情報伝達因子(Smad)に関して蛋白質レベルでの解析を行った結果、固定化群でSmad蛋白質のリン酸化が長時間持続していることが確認された。以上のことよりrhBMP-2の固定化効果は細胞内情報伝達の持続によるものと示唆された。また固定化rhBMP-2の動物実験に対する効果について検討を行ったところ、固定化BMP-2実験群において、骨組織形成の増大、骨芽細胞の活性化等の傾向が認められた。
サイトカイン固定化Scaffoldを用いて幹細胞を骨組織へと誘導する為、Scaffoldの検討を行った。実験にはScaffoldとしてハニカム状のアテロコラーゲン、骨芽細胞への分化を示すKUSA細胞を用いた。研究の結果KUSA細胞単独群と比較して、KUSA細胞とScaffoldを移植した群では骨形成の増大が確認された。以上のことからハニカム構造を示すコラーゲンがKUSA細胞の増殖の場(微小環境)を提供し、骨組織の増大を促したと考えられた。
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