2019 年度研究成果報告書

大きな骨再生と血管新生を促進する三次元マイクロパターン化足場材料の創出

研究課題

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研究課題/領域番号	18K19945
研究種目	挑戦的研究(萌芽)
配分区分	基金
審査区分	中区分90:人間医工学およびその関連分野
研究機関	国立研究開発法人物質・材料研究機構
研究代表者	川添直輝国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主席研究員 (90314848)
研究期間 (年度)	2018-06-29 – 2020-03-31
キーワード	骨再生 / 血管新生 / マイクロパターン / 足場材料
研究成果の概要	外表面にストライプ状のマイクロパターン溝をもつコラーゲン多孔質足場材料の内部に間葉系幹細胞を、外表面のマイクロ溝に血管内皮細胞をそれぞれ播種し、生体外で3日間共培養した。次に、ヌードマウスの背中皮下に8週間移植した。骨再生について、免疫染色、骨分化関連遺伝子の定量RT-PCR解析を行った。他方、血管新生に関しても、免疫染色、血管新生関連遺伝子の発現レベル解析を行った。骨再生、血管新生ともに、マイクロパターンをもつ足場材料ではパターンをもたない足場材料（コントロール）に比べて、より豊富な新生骨と新生血管が確認された。さらにパターン溝の幅や間隔によって骨再生の効率が異なることがわかった。
自由記述の分野	生体組織工学
研究成果の学術的意義や社会的意義	外傷や骨腫瘍切除によって生じた大きな骨欠損を治療するために、生体組織工学による再生医療が有望と考えられている。骨損傷が治癒する際には、血管新生が重要な役割を果たすことが知られているが、これまで、血管新生因子を導入した足場材料がいくつか報告されている。しかし、血管新生因子は空間的にランダムに導入されたため、血管新生の効果は十分ではなかった。本研究は、足場材料によって血管網の形成を制御し、骨再生への影響を評価した。血管網の形態をパターン化により工学的に制御することを特長としている。本研究で得られた知見は、これまでの方法では治癒しない大きな骨欠損の治療法の開発へとつながると期待される。