ヒト未分化間葉系幹細胞を用いた培養骨、軟骨の作製に関する研究-大量培養法の確立と産業化に向けて品質管理システムの構築-

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12794015
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 上田 実 名古屋大学, 医学部, 教授 (00151803)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岩田 久 名古屋大学, 医学部, 教授 (90023796) ; 畠 賢一郎 名古屋大学, 医学部, 助教授 (80293710) ; 水谷 英樹 名古屋大学, 医学部, 助教授 (30167663) ; 高井 治 名古屋大学, 工学部, 教授 (40110712)
• Keywords: ティッシュエンジニアリング / 培養骨 / 培養軟骨 / 未分化間葉系幹細胞 / 大量培養法 / ヒト

Research Abstract

動物実験レベルでは現在までに骨髄より採取した未分化間葉系細胞を分離、培養し、骨芽細胞への分化誘導法を確立していた。また、ハイドロキシアパタイトやβ-TCPの多孔性ブッロクと細胞との複合体を作製しヌードマウスの背部皮下に移植することで骨形成を認めていた。
本研究はヒトの未分化間葉系細胞を用いて培養骨,軟骨の形成を目指すものである.
そこで本年は、ヒト骨髄細胞の骨芽細胞への分化方法を検討した。その結果、ヒト腸骨部より採取した骨髄液を用いた未分化間葉系細胞の培養に成功した。また、この未分化間葉系細胞は骨芽細胞などに分化しin vitroにおいて骨形成能をもつことを、ALP activity,osteocalcin,bone noduleの産生によって確認できた。
次年度以降は、様々な生体材料とともに未分化間葉系細胞を動物に移植しin vivoでの骨形成能を確認していく計画である。
一方、骨髄より採取し培養できる未分化間葉系細胞の量は少ないため、in vitroでの大量培養が求められる。そのため、各種生理活性物質に着目し,細胞の活性化誘導を試みた。まずDNA tip法を利用し。未分化間葉系細胞からboneまたはchondrocyteに分化する際に鍵となる遺伝子群を検索した。その結果、様々な遺伝子が関わっていることを確認しその候補が列挙された。
今後それらの物質の影響を検討し、大量培養法を確立したい。
培養軟骨に関しては,大量培養に先立ち、一定量の軟骨基質からどれだけ多くの軟骨細胞を分離できるかを検討した。その結果、酵素作用時間など基準となる細胞単離方法方法が示唆された。今後はこの方法をさらに改良していく予定である。また、細胞の担体となるマトリックスも検討している。
一方、軟骨および骨細胞を大量に培養する場合、手動による培養では、細菌の混入や品質管理の点で問題が生じることが予想される。そこで、大量培養に備えた自動培養装置も設計段階にあり、今後実際の培養をを通じて、システムの完成度を高めていく予定である.