多能性幹細胞由来スキャフォールドフリー三次元人工組織による骨軟骨再生

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22390291
• 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: 大阪大学
• 研究代表者: 中村 憲正 大阪大学, 臨床医工学融合研究教育センター, 招へい教授 (50273719)
• 研究分担者: 名井 陽 大阪大学, 医学部附属病院, 准教授 (10263261) ; 藤江 裕道 首都大学東京, システムデザイン学部, 教授 (20199300) ; 星 和人 東京大学, 医学部附属病院, 特任准教授(移行) (30344451) ; 寺村 岳士 近畿大学, 医学部附属病院, 講師 (40460901) ; 福田 寛二 近畿大学, 医学部, 教授 (50201744) ; 吉川 秀樹 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (60191558)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: ES cell / iPS cell / stem cell / 軟骨再生 / Scaffold / 軟骨分化 / 骨分化

研究概要

今までに確立したヒト滑膜間葉系幹細胞（MSC）由来三次元人工組織（Tissue Engineered Construct, TEC）を作製する技術を用いて、ウサギ胚性幹細胞由来MSCでTEC（ES-TEC）を作成した。ES-TECは軟骨分化誘導後に滑膜MSC-TEC(Sy-TEC)と比べ軟骨関連遺伝子の発現が有意に高値であった。ウサギ膝関節骨軟骨欠損へのTEC/β-TCP複合体移植を行いに修復組織を検討したところES-TECでSy-TECに比しては硝子軟骨様組織による修復が促進されており、臨床応用が期待できる。またiPS細胞を用いて短期間でTECを作成する技術も開発した。

研究成果

• [雑誌論文] Repair of meniscal lesions using a scaffold-free tissue-engineered construct derived from allogenic synovial MSCs in a miniature swine model (2013)
  • 著者名/発表者名: Moriguchi Y, Tateishi K, Nakamura N, et. Al
  • 雑誌名: Biomaterials 巻: 34(9) ページ: 2185-93
  • 査読あり
• [雑誌論文] Platelet-rich plasma added to the patellar tendon harvest site during anterior cruciate ligament reconstruction enhanced healing (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakamura N
  • 雑誌名: J Bone Joint Surg Am 巻: 15 ページ: 95(10):942
  • 査読あり
• [雑誌論文] Frictional properties of articular cartilage-like tissues repaired with a mesenchymal stem cell-based tissue engineered construct (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakamura N
  • 雑誌名: Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc 巻: 2013 ページ: 401-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Detection of abnormalities in the superficial zone of cartilage repaired using a tissue engineered construct derived from synovial stem cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Ando W, Yoshikawa H, Nakamura N, et al
  • 雑誌名: European Cells and Materials 巻: Vol. 24 ページ: 292-307
  • 査読あり
• [雑誌論文] Treatment of Partial Growth Arrest Using an In Vitro-generated Scaffold-free Tissue-engineered Construct Derived From Rabbit Synovial Mesenchymal Stem Cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshida K, Higuchi C, Nakamura N, et. Al
  • 雑誌名: J Pediatr Orthop 巻: 32(3) ページ: 314-21
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ovine synovial membrane-derived mesenchymal progenitor cells retain the phenotype of the original tissue that was exposed to in-vivo inflammation : evidence for a suppressed chondrogenic differentiation potential of the cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Ando W, Heard BJ, Nakamura N, et. Al
  • 雑誌名: Inflamm Res 巻: 61(6) ページ: 599-608
  • 査読あり
• [雑誌論文] Morphological Observations of Mesenchymal Stem Cell Adhesion to a Nanoperiodic-Structured Titanium Surface Patterned Using Femtosecond Laser Processing (2012)
  • 著者名/発表者名: Oya K, Aok S, Nakamura N, et al
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: 51 ページ: 125203-1-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Efficient modification of the surface properties of interconnected porous hydroxyapatite by low-pressure low-frequency plasma treatment to promote its biological performance (2012)
  • 著者名/発表者名: Lee DS, Moriguchi Y, Myoui A, Yoshikawa H, Hamaguchi S
  • 雑誌名: Journal of Physics D : Applied Physics 巻: 45(37) ページ: 1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nkx3.2 promotes primary chondrogenic differentiation by upregulating col2a1 transcription (2012)
  • 著者名/発表者名: Kawato Y, Yoshikawa H, Myoui A
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 7(4) ページ: e34703
  • 査読あり
• [雑誌論文] Feasibility and limitations of the round robin test for assessment of in vitro chondrogenesis evaluation protocol in a tissue-engineered medical product (2012)
  • 著者名/発表者名: Yokoi M, Myoui A (他12名) et al
  • 雑誌名: J Tissue Eng Regen Med 巻: 6(7) ページ: 550-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] A comparative biomechanical study of bone ingrowth in two porous hydroxyapatite bioceramics (2012)
  • 著者名/発表者名: Ren LM, Toda M, Arahira T, Yoshikawa H, Myoui A
  • 雑誌名: Applied Surface Science
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biomechanical evaluation of porous bioactive ceramics after implantation : micro CT-based three-dimensional finite element analysis (2012)
  • 著者名/発表者名: Ren LM, Arahira T, Toda M, Yoshikawa H, Myoui A
  • 雑誌名: J Mater Sci Mater Med 巻: 23(2) ページ: 463-72
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface Morphology and Stiffness of Cartilage-like Tissue Repaired with a Scaffold-free Tissue Engineered Construct (2011)
  • 著者名/発表者名: Nansai R, Suzuki T, Shimomura K, Ando W, Nakamura N, Fujie H
  • 雑誌名: J Biomech Sci Eng 巻: 6(1) ページ: 40-48
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cross-cultural adaptation and validation of the Japanese Knee Injury and Osteoarthritis Outcome Score (KOOS) (2011)
  • 著者名/発表者名: Nakamura N., Takeuchi R., Sawaguchi T., Ishikawa H., Saito T., Goldhahn, S
  • 雑誌名: J Orthop. Sci 巻: 16(5) ページ: 516-23
  • 査読あり
• [雑誌論文] Generation of hyaline cartilaginous tissue from mouse adult dermal fibroblast culture by defined factors (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiramatsu, K., Sasagawa, S., Outani, H., Nakagawa, K., Yoshikawa, H., Tsumaki, N
  • 雑誌名: J Clin Invest 巻: 121 ページ: 640-657
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of small molecular compounds and fabrication of its aqueous solution by laser-ablation, expanding primordial cartilage (2011)
  • 著者名/発表者名: Ikegami, D., Iwai, T., Ryo, S.I., Gu, N., Sugiyama, T., Oh, I., Yoshikawa, H., Tsumaki, N
  • 雑誌名: Osteoarthritis Cartilage 巻: 19 ページ: 233-241
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improvement of Hydrophilicity of Interconnected Porous Hydroxyapatite by Dielectric Barrier Discharge Plasma Treatment (2011)
  • 著者名/発表者名: Lee DS, Moriguchi Y Okada K, Myoui A, Yoshikawa H, Hamaguchi S
  • 雑誌名: Plasma Science, IEEE Transactions 巻: 39(11) ページ: 2166-2167
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nkx3.2-induced suppression of Runx2 is a crucial mediator of hypoxia-dependent maintenance of chondrocyte phenotypes (2011)
  • 著者名/発表者名: Kawato Y, Hirao M, Ebina K, Tamai N, Shi K, Hashimoto J,Yoshikawa H, Myoui A
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 巻: 416(1-2) ページ: 205-10
  • 査読あり
• [雑誌論文] The influence of skeletal maturity on allogenic synovial mesenchymal stem cell-based repair of cartilage in a large animal model (2010)
  • 著者名/発表者名: Shimomura K, Ando W, Tateishi K, Nansai R, Fujie H, Hart DA, Kohda H, Kita K, Kanamoto T, Mae T, Nakata K, Shino K, Yoshikawa H, Nakamura N
  • 雑誌名: Biomaterials 巻: 31(31) ページ: 8004-11
  • 査読あり
• [学会発表] Comparison of hydroxyapatite and beta-tricalcium phosphate-based biphasic implant for osteochondral repair (2013)
  • 著者名/発表者名: Shimomura K, Moriguchi Y, Ando W, Nansai R, Fujie H, Horibe S, Shino K, Yoshikawa H, Nakamura N
  • 学会等名: 11th International Cartilage Repair Society 2013
  • 発表場所: Izmir
  • 年月日: 2013-09-12
• [学会発表] Development of scaffold-free tissue-engineered construct (TEC) with chondrogenic differentiation capacity using rabbit embryonic stem cell-derived mesenchymal stem cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Moriguchi Y, Shimomura K, Teramura T, Ando W, Sakaue M, Hasegawa H, Sugita N, Shino K, Yoshikawa H, Nakamura N
  • 学会等名: 11th International Cartilage Repair Society 2013
  • 発表場所: Izmir
  • 年月日: 2013-09-12
• [学会発表] Effect of preservation conditions of human synovial mesenchymal stem cell (MSC) derived tissue engineer construct (TEC) on its chondrogenic differentiation (2013)
  • 著者名/発表者名: Morito Sakaue, Y. Moriguchi, N. Sugita, H. Hasegawa, R. Chidimatsu, K. Koizumi, Y. Yasui, H. Yoshikawa, N. Nakamura
  • 学会等名: 11th International Cartilage Repair Society 2013
  • 発表場所: Izmir
  • 年月日: 2013-09-12
• [学会発表] Abnormalities in the superficial zone of repair cartilage using a tissue engineered construct (TEC) derived from mesenchymal stem cells (2013)
  • 著者名/発表者名: W. Ando, Y. Moriguchi, R. Nansai, R. Chijimatsu, K. Shimomura, H. Yoshikawa, H. Fujie, N. Nakamura
  • 学会等名: 11th International Cartilage Repair Society 2013
  • 発表場所: Izmir
  • 年月日: 2013-09-12
• [学会発表] Development of Scaffold-Free Tissue-Engineered Construct (TEC) with Chondrogenic Differentiation Capacity Using Rabbit Embryonic Stem Cell-Derived Mesenchymal Stem Cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Moriguchi Y, Teramura T, Hasegawa H, Sakaue M, Chijimatsu R, Sugita N, Koizumi K, Yoshikawa H, Myoui A, Nakamura N
  • 学会等名: Annual meeting of Orthopaedic Research Society 2013
  • 発表場所: San Antonio
  • 年月日: 2013-01-26
• [学会発表] Tissue engineering construct (TEC) prevents disc degeneration after nucleotomy in a rat model (2012)
  • 著者名/発表者名: Moriguchi Y, Ikuta K, Nakamura N
  • 学会等名: 3rd TERMIS Congress
  • 発表場所: Vienna
  • 年月日: 2012-09-08
• [学会発表] Tissue engineering construct (TEC) prevents disc degeneration after nucleotomy in a rat model (2012)
  • 著者名/発表者名: Moriguchi Y, Ikuta K, Nakamura N
  • 学会等名: World Forum for Spine Research 2012
  • 発表場所: Helsinki
  • 年月日: 2012-06-20
• [学会発表] Tissue engineered construct (TEC) prevents disc degeneration after nucleotomy in a rat model (2012)
  • 著者名/発表者名: Moriguchi Y, Ikuta K, Iwasaki M, Yoshikawa H, Nakamura N
  • 学会等名: International Society for the Study of the Lumbar Spine 2012
  • 発表場所: Amsterdam
  • 年月日: 2012-05-28
• [学会発表] Development of scaffold-free tissue-engineered construct (TEC) with chondrogenic differentiation capacity using rabbit embryonic stem cell-derived mesenchymal stem cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Moriguchi Y, Shimomura K, Teramura T, Ando W, Sakaue M, Hasegawa H, Sugita N, Shino K, Yoshikawa H, Nakamura N
  • 学会等名: International Cartilage Repair Society 2012
  • 発表場所: Montreal
  • 年月日: 2012-05-12
• [学会発表] Prostaglandin E2 upregulation by cyclic compressive loading on 3-D tissue of human synovial fibroblasts via COX-2 and IL-1 receptor signal pathway (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Shimomura, K. Kita, T. Kanamoto, N. Nakamura, S. Miyamoto, T. Mae, T. Matsuo, H. Yoshikawa, K. Nakata
  • 学会等名: International Cartilage Repair Society 2012
  • 発表場所: Montreal
  • 年月日: 2012-05-12
• [学会発表] Osteochondral repair using a novel biphasic implant made of scaffold-free tissue engineered construct derived from synovial mesenchymal stem cells and hydroxyapatite-based artificial bone (2012)
  • 著者名/発表者名: Shimomura K, Moriguchi Y, Ando W, Nansai R, Susa T, Imade K, Mochizuki S, Fujie H, Kita K, Mae T, Nakata K, Yoshikawa H, Nakamura N
  • 学会等名: International Cartilage Repair Society 2012
  • 発表場所: Montreal
  • 年月日: 2012-05-12
• [学会発表] Osteochondral repair using a novel biphasic implant made of scaffold-free tissue engineered construct derived from synovial mesenchymal stem cells and hydroxyapatite-based artificial bone (2012)
  • 著者名/発表者名: Shimomura K, Moriguchi Y, Ando W, Nansai R, Susa T, Imade K, Mochiduki S, Fujie H, Kita K, Mae T, Nakata K, Shino K, Yoshikawa H, Nakamura N
  • 学会等名: Annual meeting of Orthopaedic Research Society 2012
  • 発表場所: San Francisco
  • 年月日: 2012-02-05
• [学会発表] Synovial stem cell-based therapy in chondral lesions (2011)
  • 著者名/発表者名: Nakamura N
  • 学会等名: 1st Annual Congress on Stem Cell Research
  • 発表場所: Spanca, Turkey
  • 年月日: 2011-09-28
• [学会発表] Stem cell therapy in Orthopaedics (2011)
  • 著者名/発表者名: Nakamura N
  • 学会等名: The 8th International Forum on Orthopaedic Sports Medicine and Arthroscopic Surgery
  • 発表場所: Shanghai, China
  • 年月日: 2011-04-28
• [産業財産権] 多能性幹細胞由来間葉系幹細胞による3 次元人工組織の作成とそれを用いた骨軟骨再生治療 (2014)
  • 発明者名: 吉川秀樹, 中村憲正, 下村和範, 森口悠, 千々松良太, 安井行彦
  • 権利者名: 大阪大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2013-12630
  • 出願年月日: 2014-01-25
  • 外国
• [産業財産権] 骨軟骨再生のためのスキャフォールドフリー自己組織化三次元人工組織と人工骨複合体 (2011)
  • 発明者名: 中村憲正
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: PCT/JP2012/008410
  • 出願年月日: 2011-08-30
  • 外国