生体適合性ポリマーによる高潤滑型関節機能改善剤の基礎的検討

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19390388
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 整形外科学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 茂呂 徹 東京大学, 医学部附属病院, 特任准教授 (20302698)
• 研究分担者: 高取 吉雄 東京大学, 医学部附属病院, 特任教授 (40179461) ; 石原 一彦 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (90193341) ; 川口 浩 東京大学, 医学部附属病院, 准教授 (40282660) ; 星地 亜都司 東京大学, 医学部附属病院, 講師 (70236066) ; 苅田 達郎 東京大学, 医学部附属病院, 講師 (80359611) ; 金野 智浩 東京大学, 大学院・工学系研究科, 特任准教授 (80371706)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• キーワード: 医療・福祉 / 生体材料 / ナノバイオ / バイオテクノロジー / トランスレーショナルリサーチ

研究概要

変形性関節症は、中高年者の生活の質を低下させ、生活寿命を短縮させる重大な生活習慣病であり、治療法を確立することは緊急の課題である。われわれはこの問題の解決のため、高潤滑性を有する生体適合性ポリマーを関節内に投与する治療法を創案した。本研究では、この治療法を確立するため、効率的に効果を発揮するための至適重合条件を検索した。また、この生体適合性ポリマーを用いて摩擦試験を行い、従来のヒアルロン酸製剤と比較して顕著に摩擦係数を改善することを明らかにした。さらに、これらの試験系で条件を絞り込んだ高潤滑型関節機能改善剤をマウスOAモデルに用い、OAの発症、進行を抑制することを明らかにした。以上の結果は、生体適合性ポリマーによる高潤滑型関節機能改善剤実用化へ向けた基礎検討を推進するための確信を得るに十分な結果であった。

研究成果

• [雑誌論文] Self-initiated surface grafting with poly(2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine) on poly(ether-ether-ketone) (2010)
  • 著者名/発表者名: Kyomoto M, Moro T, Takatori Y, Kawaguchi H, Nakamura K, Ishihara K
  • 雑誌名: Biomaterials 31 (6) ページ: 1017-1024
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regulation of osteoarthritis development by Wnt-β-catenin signaling through the endochondral ossification process (2009)
  • 著者名/発表者名: Kawaguchi H
  • 雑誌名: J Bone Miner Res 24 ページ: 8-11
  • 査読あり
• [雑誌論文] C/EBPβ promotes transition from proliferation to hypertrophic differentiation of chondrocytes through transactivation of p57^<Kip2> (2009)
  • 著者名/発表者名: Hirata M, Kugimiya F, Fukai A, Ohba S, Kawamura N, Ogasawara T, Kawasaki Y, Saito T, Yano F, Ikeda T, Nakamura K, Chung UI, Kawaguchi H
  • 雑誌名: PLoS ONE 4 ページ: e4543
  • 査読あり
• [雑誌論文] Superlubricious surface mimicking articular cartilage by grafting poly(2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine) on orthopaedic metal bearings (2009)
  • 著者名/発表者名: Kyomoto M, Moro T, Iwasaki Y, Miyaji F, Kawaguchi H, Takatori Y, Nakamura K, Ishihara K
  • 雑誌名: J Biomed Mater Res A 91 (3) ページ: 730-41
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-initiated Surface Graft Polymerization of 2-methacryloyloxyethyl Phosphorylcholine on Poly (ether-ether-ketone) by Photoirradiation (2009)
  • 著者名/発表者名: Kyomoto M, Ishihara K
  • 雑誌名: ACS Appl. Mater. Interfaces 1 (3) ページ: 537-542
  • 査読あり
• [雑誌論文] Protein Adsorption and Cell Adhesion on Cationic, Neutral, and Anionic 2-Methacryloyloxyethyl Phosphorylcholine Copolymer Surfaces (2009)
  • 著者名/発表者名: Xu Y, Takai T, Ishihara K
  • 雑誌名: Biomaterials 30 (28) ページ: 4930-4938
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cell Adhesion on Phase-separated Surface of Block Copolymer Composed of Poly (2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine) and Poly(dimethylsiloxane) (2009)
  • 著者名/発表者名: See JH, Matsuno R, Takai M, Ishihara K
  • 雑誌名: Biomaterials 30(29) ページ: 5330-5340
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced wear resistance of orthopaedic bearing due to the cross-linking of poly (MPC) graft chains induced by gamma-ray irradiation (2008)
  • 著者名/発表者名: Kyomoto M, Moro T, Miyaji F, Konno T, Hashimoto M, Kawaguchi H, Takatori Y, Nakamura K, Ishihara K
  • 雑誌名: J Biomed Mater Res B 84 ページ: 320-327
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine concentration on photo-induced graft polymerization of polyethylene in reducing the wear of orthopaedic bearing surface (2008)
  • 著者名/発表者名: Kyomoto M, Moro T, Miyaji F, Hashimoto M, Kawaguchi H, Takatori Y, Nakamura K, Ishihara K
  • 雑誌名: J Biomed Mater Res A 86 ページ: 439-47
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prevention of biofilm formation with a coating of 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine polymer (2008)
  • 著者名/発表者名: Fujii K, Matsumoto H, Koyama Y, Iwasaki Y, Ishihara K, Takakuda K
  • 雑誌名: J Vet Med Sci 70 (2) ページ: 167-173
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phosphorylcholine Group-immobilized surface prepared on poly(dimethylsiloxane) membrane by in situ reaction for its reduced biofouling (2008)
  • 著者名/発表者名: Ishihara K, Ando B, Takai M
  • 雑誌名: Nanobiotechnology 3 (2) ページ: 83-88
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rapid Development of Hydrophilicity and Protein Adsorption Resistance by Polymer Surfaces Bearing Phosphorylcholine and Naphthalene Groups (2008)
  • 著者名/発表者名: Futamura K, Matsuno R, Konno T, Takai M, Ishihara K
  • 雑誌名: Langmuir 24 (18) ページ: 10340-10344
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nanoscale Structured Phospholipid Polymer Brush for Biointerface (2008)
  • 著者名/発表者名: Kitano K, Matsuno R, Konno T, Takai M, Ishihara K
  • 雑誌名: Tans Mater Res Soc Jpn 33 (3) ページ: 771-774
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temporal and spatially controllable cell encapsulation using a Photo-immobilization of a water-soluble phospholipid polymer with phenylboronic acid moiet (2007)
  • 著者名/発表者名: Konno T, Ishihara K
  • 雑誌名: Biomaterials 28 ページ: 1770-1777
  • 査読あり
• [学会発表] Self-initiated surface graft polymerization of poly(2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine) on PEEK and carbon fiber reinforced PEEK for orthopaedic and spinal applications (2010)
  • 著者名/発表者名: Kyomoto M, Moro T, Takatori Y, Kawaguchi H, Nakamura K, Ishihara K
  • 学会等名: 56th Annual Meeting of the Orthopaedic Research Society (ORS)
  • 発表場所: New Orleans, USA
  • 年月日: 20100306-20100309
• [学会発表] Akt1 in chondrocytes controls cartilage calcification during skeletal growth and osteophyte formation in osteoarthritis (2010)
  • 著者名/発表者名: Fukai A, Kawamura N, Saito T, Oshima Y, Ikeda T, Yano F, Ogata N, Nakamura K, Chung UI, Kawaguchi H
  • 学会等名: 56th Annual Meeting of the Orthopaedic Research Society (ORS)
  • 発表場所: New Orleans, USA
  • 年月日: 20100306-20100309
• [学会発表] 変形性関節症の治療標的分子へのアプローチ (2009)
  • 著者名/発表者名: 川口浩
  • 学会等名: 第82回 日本生化学 (シンポジウム「運動器形成・再生のための分子基盤」)
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 20091021-20091024
• [学会発表] High-density brush-like structure mimicking cartilage gives high durability to cross-linked polyethylene (2009)
  • 著者名/発表者名: Kyomoto M, Moro T, Miyaji F, Kawaguchi H, Takatori Y, Nakamura K, Ishihara K
  • 学会等名: 4th UHMWPE International Meeting
  • 発表場所: Torino, Italy
  • 年月日: 20090916-20090918
• [学会発表] Distinct transcriptional control of chondrocyte hypertrophy and cartilage degeneration by C/EBP-beta and Runx2 during endochondral ossification (2009)
  • 著者名/発表者名: Hirata M, Kugimiya F, Fukai A, Saito T, Kan A, Higashikawa A, Yano F, Ikeda T, Nakamura K, Chung UI, Kawaguchi H
  • 学会等名: 2009 World Congress on Osteoarthritis (OARSI)
  • 発表場所: Monteral, Canada
  • 年月日: 20090910-20090913
• [学会発表] Akt1 in chondrocytes controls cartilage calcification during osteophyte foration in osteoarthritis (2009)
  • 著者名/発表者名: Fukai A, Kawamura N, Saito T, Ikeda T, Ogata N, Nakamura K, Chung UI, Kawaguchi H
  • 学会等名: 2009 World Congress on Osteoarthritis (OARSI)
  • 発表場所: Monteral, Canada
  • 年月日: 20090910-20090913
• [学会発表] Cross-linked brush-like structure of surface-modified layers gives high durability to joint replacement (2009)
  • 著者名/発表者名: Kyomoto M, Moro T, Miyaji F, Yamawaki N, Kawaguchi H, Takatori Y, Nakamura K, Ishihara K
  • 学会等名: 22nd Annual conference of the European Society for Biomaterials (ESB)
  • 発表場所: Lausanne, Switzerland
  • 年月日: 20090907-20090911
• [学会発表] ミニシンポジウム「骨のバイオマテリアルと医工連携」 (2009)
  • 著者名/発表者名: 茂呂徹, 高取吉雄, 石原一彦, 山脇昇, 京本政之, 川口浩
  • 学会等名: 第27回日本骨代謝学会学術集会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 20090723-20090725
• [学会発表] 変形性関節症の診断と治療 : 最近の進歩 (2009)
  • 著者名/発表者名: 川口浩
  • 学会等名: 第81回日本リウマチ学会総会・学術集会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20090423-20090426
• [学会発表] Brush-like structure only gives high durability to cross-linked polyethylene among various surface-modified layers with MPC polymer (2009)
  • 著者名/発表者名: Kyomoto M, Moro T, Miyaji F, Kawaguchi H, Takatori Y, Nakamura K, Ishihara K
  • 学会等名: The 55th Annual Meeting of the Orthopaedic Research Society (ORS)
  • 発表場所: Las Vegas, USA
  • 年月日: 20090222-20090225
• [学会発表] Transcriptional Regulation of Type X Collagen Expression and Hypertrophic Differentiation of Chondrocytes by Runx2 during Osteoarthritis Progression (2009)
  • 著者名/発表者名: Higashikawa A, Saito T, Kamekura S, Ikeda T, Kan A, Moro T, Ohba S, Ogata N, Nakamura K, Chung UI, Kawaguchi H
  • 学会等名: The 55th Annual Meeting of the Orthopaedic Research Society (ORS)
  • 発表場所: Las Vegas, USA
  • 年月日: 20090222-20090225
• [学会発表] Antithrombogenic Polymer Alloy with Well-defined Block-type Phospholipid Polymer and Segmented Polyurethane for Cardiovascular Medical Devices (2009)
  • 著者名/発表者名: Ishihara K, Matsuno R, Konno T, Takai M, Asanuma Y
  • 学会等名: 2nd Asian Congress of Biomaterials
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2009-06-26
• [学会発表] Transcriptional regulation of osteoarthritis progression (Symposium : Update on Osteoarthritis : from Bench to Bedside -APLAR-OARSI Co-Sponsored Symposium) (2008)
  • 著者名/発表者名: Kawaguchi H
  • 学会等名: The 13th Congress of the Asia Pacific League of Associations for Rheumatology (APLAR 2008)
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 20080923-20080927
• [学会発表] Quick Providing of Hydrophilic and Protein Adsorption Resistant Surface by Phospholipid Polymers (2008)
  • 著者名/発表者名: Futamura K, Ishihara K
  • 学会等名: 8^<th> World Biomaterials Congress (WBC)
  • 発表場所: Amsterdam, The Netherlands
  • 年月日: 20080528-20080601
• [学会発表] Multi-Biofunctional Phospholipid Block Polymer Alloys with Segmented Polyurethane (2008)
  • 著者名/発表者名: Asanuma Y, Ishihara K
  • 学会等名: Amsterdam
  • 発表場所: The Netherlands
  • 年月日: 20080528-20080601
• [学会発表] Well Defined Phospholipid Polymer Grafting over Quantum Dot using RAFT Polymerization (2008)
  • 著者名/発表者名: Matsuno R, Ishihara K
  • 学会等名: 8^<th> World Biomaterials Congress (WBC)
  • 発表場所: Amsterdam, The Netherlands
  • 年月日: 20080528-20080601
• [学会発表] Advanced wear resistance of MPC grafted surface with various phosphate density on cross-linked polyethylene (2008)
  • 著者名/発表者名: Kyomoto M, Moro T, Konno T, Kawaguchi H, Takatori Y, Nakamura K, Miyaji F, Yamawaki N, Ishihara K
  • 学会等名: 54th Annual Meeting of the Orthopaedic Research Society
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 20080302-20080305
• [学会発表] Transcriptional regulation of cartilage degeneration from a mouse OA model (2007)
  • 著者名/発表者名: Kawaguchi H
  • 学会等名: 2007 World Congress on Osteoarthritis. Ft.
  • 発表場所: Lauderdale, USA
  • 年月日: 20071206-20071209
• [学会発表] Cartilage differentiation and osteoarthritis (2007)
  • 著者名/発表者名: Kawaguchi H
  • 学会等名: 19th Annual Meeting of the Korean Society for Molecular Cell Biology
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 20071018-20071019
• [学会発表] Transcriptional regulation of type X collagen by Runx2 : Molecular network underlying chondrocyte hypertrophy causing osteoarthritis (2007)
  • 著者名/発表者名: Higashikawa A, Saito T, Kamekura S, Ohba S, Ikeda T, Nakamura K, Chung UI, Kawaguchi H
  • 学会等名: 29th annual meeting of the American Society for Bone and Mineral Research
  • 発表場所: Honolulu, USA
  • 年月日: 20070916-20070919
• [学会発表] Intra-articular osteoclastogenesis inhibitory factor/ostepprotegerin prevents cartilage degeneration in a murine model of osteoarthritis (2007)
  • 著者名/発表者名: Shimizu S, Asou Y, Itoh S, Chung UI, Kawaguchi H, Shinomiya K, Muneta T
  • 学会等名: 29th annual meeting of the American Society for Bone and Mineral Research
  • 発表場所: Honolulu, USA
  • 年月日: 20070916-20070919
• [学会発表] Nano-scale modification with 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine polymer brings to ultra-longevity for orthopaedic bearing (2007)
  • 著者名/発表者名: Kyomoto M, Moro T, Miyaji F, Hashimoto M, Kawaguchi H, Takatori Y, Nakamura K, Ishihara K
  • 学会等名: 3rd UHMWPE International Meeting
  • 発表場所: Madrid, Spain
  • 年月日: 20070914-20070915
• [学会発表] Cell recoverable polymer hydrogel matrix composed of phospholipid polymers (2007)
  • 著者名/発表者名: Ishihara K, Konno T
  • 学会等名: 7th International symposium on frontiers in biomedical polymers 2007 (FBPS2007)
  • 発表場所: Ghent, Belgium
  • 年月日: 20070624-20070627
• [図書] Biocompatible Polymer Assembly on Metal Surfaces Metals for Biomedical Devices (2010)
  • 著者名/発表者名: Ishihara K, Jiyeon Choi J
  • 総ページ数: 283-302
  • 出版者: Woodhead Publishing Ltd
• [図書] Nanobio-Interaces in Relation to Molecular Mobility (Phospholipid Polymer Interfaces for Regulating Biological Response) (2010)
  • 著者名/発表者名: Ishihara K
  • 総ページ数: 7-14
  • 出版者: JAIST PRESS
• [図書] ポリマーバイオマテリアル-医療のための分子設計- (2009)
  • 著者名/発表者名: 石原一彦
  • 出版者: コロナ社
• [図書] 細胞親和性ソフトバイオマテリアル (2008)
  • 著者名/発表者名: 金野智浩, 石原一彦
  • 総ページ数: 213-221
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] 医療ナノテクノロジー-最先端医学とナノテクの融合- (2007)
  • 著者名/発表者名: 片岡一則, 位高啓史, 佐藤香枝, 小泉憲裕, 茂呂徹
  • 総ページ数: 227
  • 出版者: 杏林図書