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2021 年度 実績報告書

バイオ3Dプリンタにより創出する靭帯組織体を用いて靭帯再建を目指す研究

研究課題

研究課題/領域番号 19K18503
研究機関佐賀大学

研究代表者

村田 大紀  佐賀大学, 医学部, 助教 (00772683)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード靭帯再建 / バイオ3Dプリンタ / 自動伸展循環培養容器 / 靭帯組織体 / 細胞構造体 / iPS細胞由来間葉系幹細胞 / 脂肪組織由来間葉系幹細胞 / 靭帯損傷
研究実績の概要

本研究は,靭帯損傷に対する新たな治療法の確立を目的に,バイオ3Dプリンタにより造形する細胞構造体を用いて,靭帯を再生(靭帯組織体を創出)する計画であった。
①昨年度までの実験結果を基に,実験用ウサギ(日本白色家兎)の背部皮下脂肪組織から分離・培養した間葉系幹細胞を用いて細胞凝集塊を作製し,バイオ3Dプリンタによりチューブ状の細胞構造体を造形した。その後,自作の循環培養容器にて一定期間培養することで構造体を成熟させ,ウサギの膝蓋靭帯の欠損部に自家移植することに成功した。
②上記①により,今年度までに21羽のウサギに自家移植した後,6週,12週,および,24週の3郡に分けて経過を観察し,肉眼所見および組織学的所見を基に,靭帯の再生について評価した。その結果,移植後の時間の経過と共に,再生組織が靭帯組織へと近似する傾向が認められた。以上により,脂肪幹細胞からなる細胞構造体を移植することで,靭帯組織を再生できる(生体内で靭帯組織体を創出できる)可能性が示唆された。
③上記とは別に,ヒトiPS細胞由来間葉系幹細胞とヒト線維芽細胞を用いて細胞凝集塊を作製し,バイオ3Dプリンタによりチューブ状の細胞構造体を造形した。次に,自作の自動伸展循環培養容器を用いて,構造体を一定期間培養して成熟させた後に,引張試験機を用いて構造体の破断強度[N/mm^2]を測定し,力学的特性を評価した。その結果,昨年度より早い段階でより強い力学的特性を有する靭帯組織体を創出することに成功した。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 3件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Osteochondral regeneration of the femoral medial condyle by using a scaffold-free 3D construct of synovial membrane-derived mesenchymal stem cells in horses2022

    • 著者名/発表者名
      Murata Daiki、Ishikawa Shingo、Sunaga Takafumi、Saito Yasuo、Sogawa Takeshi、Nakayama Koichi、Hobo Seiji、Hatazoe Takashi
    • 雑誌名

      BMC Veterinary Research

      巻: 18 ページ: 53

    • DOI

      10.1186/s12917-021-03126-y

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Bio-3D printing of scaffold-free osteogenic and chondrogenic constructs using rat adipose-derived stromal cells2022

    • 著者名/発表者名
      Fujimoto Ryota、Murata Daiki、Nakayama Koichi
    • 雑誌名

      Frontiers in Bioscience-Landmark

      巻: 27 ページ: 52

    • DOI

      10.31083/j.fbl2702052

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Bio-3D printing iPSC-derived human chondrocytes for articular cartilage regeneration2021

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Anna、Murata Daiki、Fujimoto Ryota、Tamaki Sakura、Nagata Sanae、Ikeya Makoto、Toguchida Junya、Nakayama Koichi
    • 雑誌名

      Biofabrication

      巻: 13 ページ: 044103

    • DOI

      10.1088/1758-5090/ac1c99

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Fabrication of Cardiac Constructs Using Bio-3D Printer2021

    • 著者名/発表者名
      Arai Kenichi、Murata Daiki、Takao Shoko、Nakayama Koichi
    • 雑誌名

      Pluripotent Stem-Cell Derived Cardiomycytes (Methods in Molecular Biology)

      巻: 1 ページ: 53-63

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-1484-6_6

  • [学会発表] The potential of scaffold-free constructs of adipose tissue-derived mesenchymal stem cells on tendon-bone healing after anterior cruciate ligament reconstruction in a rabbit model2022

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Higa, Hidetoshi Matsuda, Hiroki Yabiku, Fuminari Uehara, Takashi Toma, Chinatsu Azuma, Daiki Murata, Koichi Nakayama, Kotaro Nshida
    • 学会等名
      Orthopaedic Research Society 2022 Annual Meetng
    • 国際学会
  • [学会発表] Bio-3D Printing技術を用いて作製したScaffold-free脂肪由来幹細胞構造体による骨再生を目指す研究2022

    • 著者名/発表者名
      藤本 亮太, 村田 大紀, 中山 功一
    • 学会等名
      第21回日本再生医療学会総会
  • [学会発表] ウサギ脂肪由来幹細胞からなるscaffold-free 3次元構造体による膝蓋腱再生2022

    • 著者名/発表者名
      宗像 季生子, 村田 大紀, 藤本 亮太, 高尾 省子, 三宅 美保, 野中 俊宏, 永石 友公子, 中村 アンナ, 中山 功一
    • 学会等名
      第21回日本再生医療学会総会
  • [学会発表] Scaffold-free cartilage constructs for large chondral defects fabricated using bio-3D printer2021

    • 著者名/発表者名
      Anna Maria Nakamura, Daiki Murata, Ryota Fujimoto, Koichi Nakayama, Makoto Ikeya, Junya Toguchida
    • 学会等名
      第36回日本整形外科学会基礎学術集会
  • [学会発表] バイオ3Dプリンターで作製した脂肪由来幹細胞構造体がACL再建術の骨孔内骨-移植腱結合部治癒に与える効果2021

    • 著者名/発表者名
      比嘉 浩太郎, 松田 英敏, 上原 史成, 当真 孝, 東 千夏, 神谷 武志, 村田 大紀, 中山 功一
    • 学会等名
      第36回日本整形外科学会基礎学術集会
  • [学会発表] Bio-3D-printing技術を用いて作製したscaffold-free脂肪組織由来幹細胞構造体により広範囲骨再生を目指す研究2021

    • 著者名/発表者名
      藤本 亮太, 村田 大紀, 中山 功一
    • 学会等名
      第36回日本整形外科学会基礎学術集会
  • [学会発表] Tendon/ligament regeneration using a scaffold-free biofabricated 3D construct of Autologous adipose tissue-derived mesenchymal stem cells in rabbits.2021

    • 著者名/発表者名
      Daiki Murata, Ryota Fujimoto, Shoko Takao, Miho Miyake, Anna Maria Nakamura, Koichi Nakayama
    • 学会等名
      6th Tissue Engineering and Regenerative Medicine International Society World Congress
    • 国際学会
  • [学会発表] The early effects of scaffold-free constructs of adipose tissue-derived mesenchymal stem cells on tendon-bone healing after anterior cruciate ligament reconstruction in a rabbit model.2021

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Higa, Hidetoshi Matsuda, Fuminari Uehara, Takashi Toma, Chinatsu Azuma, Daiki Murata, Koichi Nakayama, Kotaro Nishida
    • 学会等名
      6th Tissue Engineering and Regenerative Medicine International Society World Congress
    • 国際学会
  • [産業財産権] 人工組織体及びその製造方法2022

    • 発明者名
      村田 大紀, 三宅 美保
    • 権利者名
      村田 大紀, 三宅 美保
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2022-035597

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公開日: 2024-12-25  

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