持続的な骨組織再生効果を有する骨誘導因子徐放型メンブレンの開発

2020 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 19K19062
• 研究機関: 鶴見大学
• 研究代表者: 白井 麻衣 鶴見大学, 歯学部, 助教 (80779819)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 歯科用インプラント / 吸収性メンブレン / 骨誘導因子 / 硬組織再生

研究実績の概要

本研究は持続的な骨組織再生効果を期待した骨誘導因子を徐放するメンブレン開発の基盤を生化学・材料学の両面から築き、歯科インプラント治療が困難となる 病的歯槽骨吸収症例への臨床応用が可能かどうかを検証することを目的としている。
1)骨再生に効果のある生理活性物質や関連因子を検出し、その作用機序を明らかにすることで効率的な骨誘導を促すタンパク質群の同定を目指す。
2)生体への移植実験を通して、骨形成に有効な速度で骨誘導因子を徐放する人工メンブレンの開発を目指す。
以上のことから、現状で市販されているメンブレンを使用した場合より、量的にも質的にも優れた骨増生を可能にし、インプラント治療の適応範囲を広げることを目的とする。
一昨年度実施した抽出タンパク質を再度骨に吸着させた場合に抽出前と同様の骨形成能の有無を分析する動物移植実験を行った資料のmicro-CTによる画像分析を行い、形態学的・組織学的分析を行った。micro-CTによって撮影した画像を三次元再構築ソフトを用いて画像解析（石灰化度による色分け）を行い、組織は非脱灰切片にてフクシン・メチレンブルー染色を行い、双方の結果を検証した。本データは28日後（4週）に屠殺した結果であったため、条件間で有意な差を認めなかった。再度同系統の動物実験を56日後（8週）で行い、同様の分析を行った。

現在までの達成度 (区分)

4: 遅れている

理由

当初予定していた動物実験のサイクル（4週）で有意な結果を認めることができず、飼育期間を延長して（8週）としたが、準備段階で新型コロナウイルス感染拡大による緊急事態宣言が発出され、動物舎での動物飼育が困難となった。宣言解除により再開したものの、飼育期間が長く結果を出すのに時間を要している。

今後の研究の推進方策

抽出した骨タンパク質の分析としてBMPによって骨分化マーカーであるアルカリフォスファターゼの活性が上昇するC2C12細胞を使用し、骨分化能を有するタンパク質画分を明らかにする実験を追加し現時点の結果を裏付ける。
ここまで骨誘導因子について検証を行ってきたが、最終的に人工材料への置換を目指している。シート本体はタンパク質を混合することが可能で、生体内で吸収される素材が望ましい。コラーゲン素材のテルダーミス、徐放性コラーゲンゲル、ポリ乳酸系の素材のpoly lactic-co-glycolic acid(PLGA)などの生体内分解・ 吸収性高分子材料であり、どの足場が最も骨誘導因子の保持に適しているか比較検討を行う。材料の気孔率にも留意し、製作した各材料によるシートについて、 in vitroで徐放時間を計測する。実験段階では生理活性物質の代用としてBSAを用いることを検討している。製作した各材料によるシートに実験段階ではFITC-BSAを内包させたものをラットに移植し、生体内における生分解性について検討する。

次年度使用額が生じた理由

新型コロナウイルス感染症感染拡大による緊急事態宣言発出のため本年度上半期は動物実験を満足に進めることが叶わず，研究の進行が遅れ，予定した使用額を繰り越すこととなった。今年度は上半期に評価に用いる機材を早めに購入し，現在評価している結果を受けて必要な試薬を購入する予定である。