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2021 年度 実施状況報告書

革新的ソフトバイオマテリアルによる椎間板性疼痛の制御

研究課題

研究課題/領域番号 20K17983
研究機関北海道大学

研究代表者

山田 勝久  北海道大学, 大学病院, 助教 (20771893)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワードソフトバイオマテリアル / 椎間板性疼痛 / 高純度硬化性ゲル
研究実績の概要

本研究では、高純度硬化性ゲルを用いた椎間板組織修復治療が、椎間板性疼痛に関連する急性期炎症性サイトカインや亜急性期神経侵入に与える影響を評価し、本治療が椎間板組織変性の制御だけでなく急性期椎間板性疼痛の抑制に有用であるかを検討することで椎間板障害に対する次世代型治療の開発として臨床応用へと展開するための基盤を確立することを目的とした。
本年度は、ラット椎間板変性モデルを用いて椎間板性疼痛に関連するサイトカインと神経成長因子の評価を行った。SDラット尾椎椎間板に対して、19G針を穿刺し椎間板穿刺変性モデルを作成した。26G針を用いて髄核欠損部に高純度硬化性ゲルを充填し、術後1、4、7、28日目に椎間板を採取し、免疫組織化学染色による炎症性サイトカイン(TNF-α、IL-6)、神経成長因子受容体TrkAの発現について陽性細胞率を評価した。ゲルを充填した群では髄核穿刺吸引群に比べ、TNF-α、IL-6、TrkA陽性細胞率が有意に低値であった。
本研究結果より、高純度硬化性ゲルはこれまで報告してきた椎間板組織変性の抑制効果に加え、椎間板性疼痛に関連するサイトカインと神経成長因子の発現を抑制する効果がウサギ腰椎椎間板変性モデルおよびラット尾椎椎間板変性モデルにおいて示された。椎間板ヘルニア手術後の椎間板内の炎症性サイトカイン産生が高純度硬化性ゲルにより抑制されることで、椎間板損傷部の疼痛軽減に寄与すると考えられた。さらに、神経成長因子受容体の発現が抑制されたことから、椎間板性疼痛に関連する椎間板への神経新生が阻害される可能性が示された。これらの結果より、高純度硬化性アルギン酸ゲル埋植は椎間板ヘルニアに対する髄核摘出術後の疼痛軽減などに有用である可能性が示唆された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初の研究計画は、椎間板部分摘出および穿刺後の急性期および亜急性期の疼痛に対する高純度硬化性ゲルの効果を明らかにすることで、椎間板組織変性の制御だけでなく急性期椎間板性疼痛の抑制に有用であるかを検討することで椎間板障害に対する次世代型治療の開発として臨床応用へと展開するための基盤となる研究を行うため、3年の研究期間内に以下のことを明らかにすることとした。
①椎間板性疼痛に関連するサイトカインと神経成長因子の評価
②疼痛関連行動評価
これらの研究計画のうち、①のウサギモデルとラットモデルを用いたin vivo研究が順調に進んでおり、ラットを用いた②の研究に取り組んでいる。

今後の研究の推進方策

当初の研究予定のうち、今後は以下の研究計画を中心に進める予定としている。
①ラット尾椎椎間板穿刺モデルを用いた椎間板組織変性抑制効果の評価
②同モデルを用いた疼痛関連行動の解析

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2021

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Unintentional Fusion in Preserved Facet Joints without Bone Grafting after Percutaneous Endoscopic Transforaminal Lumbar Interbody Fusion2021

    • 著者名/発表者名
      Yamada Katsuhisa、Nagahama Ken、Abe Yuichiro、Murota Eihiro、Hiratsuka Shigeto、Takahata Masahiko、Iwasaki Norimasa
    • 雑誌名

      Spine Surgery and Related Research

      巻: 5 ページ: 390~396

    • DOI

      10.22603/ssrr.2020-0232

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Exploratory clinical trial on the safety and capability of dMD-001 in lumbar disc herniation: Study protocol for a first-in-human pilot study2021

    • 著者名/発表者名
      Yamada Katsuhisa、Kenichiro Maeda、Ito Yoichi M.、Inage Fujio、Isoe Toshiyuki、Yokota Nozomi、Sugita Osamu、Sato Norihiro、Tha Khin Khin、Iwasaki Norimasa、Arato Teruyo、Sudo Hideki
    • 雑誌名

      Contemporary Clinical Trials Communications

      巻: 23 ページ: 100805~100805

    • DOI

      10.1016/j.conctc.2021.100805

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Morphological analysis of Kambin's triangle using 3D CT/MRI fusion imaging of lumbar nerve root created automatically with artificial intelligence2021

    • 著者名/発表者名
      Yamada Katsuhisa、Nagahama Ken、Abe Yuichiro、Hyugaji Yoshinori、Takahata Masahiko、Iwasaki Norimasa
    • 雑誌名

      European Spine Journal

      巻: 30 ページ: 2191~2199

    • DOI

      10.1007/s00586-021-06916-y

    • 査読あり
  • [学会発表] Unintentional facet fusion without bone grafting after minimally invasive lumbar interbody fusion: A retrospective study of percutaneous endoscopic transforaminal lumbar interbody fusion.2021

    • 著者名/発表者名
      Yamada K, Nagahama K, Abe Y, Takahata M, Iwasaki N
    • 学会等名
      13th combined meeting of APSS-APPOS
    • 国際学会
  • [学会発表] Percutaneous Endoscopic Transforaminal Lumbar Interbody Fusion (PETLIF) -A New Modified Technique for Treating Degenerative Lumbar Spondylolisthesis-.2021

    • 著者名/発表者名
      Yamada K, Nagahama K, Abe Y, Hyugaji Y, Takahata M, Iwasaki N
    • 学会等名
      7th world congress of minimally invasive spine surgery & techniques
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 胸腰椎化膿性脊椎炎に胸腔感染を併発すると感染が遷延する -経皮的内視鏡下洗浄ドレナージ術84例の後ろ向き観察研究-2021

    • 著者名/発表者名
      山田勝久,高畑雅彦,伊東学,長濱賢,岩田玲,遠藤努,百貫亮太,須藤英毅,岩崎倫政
    • 学会等名
      第94回日本整形外科学会
  • [学会発表] AIにて自動作成した3D腰神経根画像を用いたKambin’s triangleの形態解析 -経椎間孔アプローチ手術の安全性向上のために-2021

    • 著者名/発表者名
      山田勝久,長濱賢,安倍雄一郎,日向寺義則,高畑雅彦,岩崎倫政
    • 学会等名
      第94回日本整形外科学会

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公開日: 2022-12-28  

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