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本研究は、再生組織周囲に形成される線維組織の機能を明らかにすることで、移植後再生軟骨の形態制御機構解明し、長期に渡る形態と機能の維持を可能とした新規の移植型再生軟骨組織を開発することを目的とした。特に、線維組織におけるマトリセルラープロテインに焦点を当て、その機能および形態制御との関わりについて解明を行った。
予備実験において、線維組織主要構造タンパク質のI型コラーゲンと共局在するマトリセルラープロテイン、ペリオスチン（PN）が確認された。そこで、このPNの機能を明らかにするため、PNノックアウトマウスを用いて再生軟骨皮下移植実験を行った。結果、ホストに野生型(Pn+/+)および遺伝子欠損(Pn-/-)マウスを用いて、マウス耳介軟骨細胞から作製した再生軟骨を同系移植すると、ホストにPn+/+マウスを用いた移植では再生軟骨の外周線維にI型コラーゲンと共局在するPNが発現し形状は維持されるのに対し、ホストにPn-/-マウスを用いた移植では外周線維にPNを欠き外周線維組織の強度は低下し、再生軟骨は外部に広がる不整形を呈した。そこで、線維組織形成におけるPNの機能を解析するため、外周線維組織の組織学・物理学的評価を行った。Pn+/+マウス線維組織では、会合度が高い線維が密に集合しているのに対し、Pn-/-マウスでは会合度が低い線維が疎に観察された。剥離応力においても、Pn-/-マウスで有意に物理的強度の低下が示された。in vitroにおいて、PNを可溶化コラーゲンに添加しゲル化検討した所、PN添加に伴いコラーゲンゲルの力学強度は増加し、電子顕微鏡所見でコラーゲン分子の会合促進と線維の高次構造化が観察された。
マトリセルラープロテインのPNは外周線維組織においてコラーゲンと結合することでコラーゲンの高次構造形成を促し、力学特性獲得を担い、再生軟骨の形態維持に貢献することが示された。
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