人工細胞外マトリックスの精密分子設計と靭帯および関節軟骨細胞再生への応用

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15390447
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 眞島 任史 北海道大学, 大学院・医学研究科, 助教授 (30241334)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西村 紳一郎 北海道大学, 大学院・理学研究科, 教授 (00183898) ; 門出 健次 北海道大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (40210207) ; 岩崎 倫政 北海道大学, 医学部・歯学部付属病院, 講師 (30322803) ; 三浪 明男 北海道大学, 大学院・医学研究科, 教授 (20133738)
• Keywords: 運動器再生 / 関節軟骨 / 靱帯 / キトサン / ヒアルロンサン / アルギンサン / 細胞外マトリックス / RGD

Research Abstract

フィブロネクチン、コラーゲン、ヒアルロン酸レセプタータンパク質のモルフォロジー制御に応用して軟骨・腱・靱帯等の細胞接着・伸展制御実験に供した。またヒアルロン酸、アルギン酸、キトサンなどのグルコサミノグリカン(プロテオグリカン)のモデルとなる多糖とコラーゲン、フィブロネクチンなどの高分子ハイブリッドの簡易複合化法を考案した。具体的にはキトサンに細胞接着分子であるRGD(Arg-Gly-Asp)配列をキトサンに導入することに成功した。またキトサンとヒアルロンサン、またはキトサンとアルギンサンを用いて新規な人工細胞外マトリックス(繊維成分)をデザインし、作成した。
これらの高分子材料をウサギ線維芽細胞および軟骨細胞培養系に加え細胞の増殖およびコラーゲンやヒアルロン酸などの細胞外マトリックス成分産性能をin vitroで評価し、本研究により合成された新規な人工細胞外マトリックス材料の構造・組成・物性と細胞接着・伸展との間の関係を議論する上で重要な基礎データベースを構築した。その結果をまとめると、RGD配列をキトサンに導入することにより線維芽細胞および軟骨細胞の接着性を有意に改善することができた。またキトサンにヒアルロンサンをハイブリッド化することによりその散骨細胞および線維芽細胞に対する接着性が有意に改善し、さらに運動器再生用scaffoldとしての強度も上げることができ、生体内にある組成と同じ細胞外基質の産生が確認された。本研究結果は現在数編の論文として現在投稿中である。