滑膜由来間葉系細胞による骨・軟骨組織への再生医療技術の開発-培養細胞産生マトリックスの三次元構築化による組織工学-

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16390438
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 中村 憲正 大阪大学, 医学部附属病院, 助手 (50273719)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 橋本 淳 大阪大学, 医学系研究科, 講師 (40237938) ; 中田 研 大阪大学, 医学系研究科, 助手 (00283747) ; 名井 陽 大阪大学, 医学系研究科, 助手 (10263261) ; 藤江 祐道 工学院大学, 工学部, 教授 (20199300) ; 吉川 秀樹 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (60191558)
• Keywords: 再生医療 / 軟骨再生 / 滑膜細胞 / scaffold free / 3次元化 / 組織工学 / 接着能 / 細胞移植

Research Abstract

【背景・目的】近年、滑膜細胞は骨髄細胞と並んで多分化能を持つ細胞であることが明らかになってきた。滑膜細胞は採取が比較的簡易であり、増殖速度が速く、また継代によっても分化能が消失しにくい等の特徴を有し、運動器修復・再生に適した細胞種と考えられる。一方、組織再生を目指した細胞治療において、細胞の足場環境が細胞増殖・分化を制御することは広く認識され、現状では生体基盤材料(Scaffold)の使用が治療成功の重要な要素と考えられている。しかし生体内に移植された基盤材料(特に生物製剤)の長期にわたる安全性は不明な点も多い。次世代の細胞治療法として、我々はscaffoldを用いず滑膜細胞と細胞自身が合成するMatrixからなる3次元人工組織(3DST)の作成を試み、その分化能、接着能を検討した。
【方法・結果】4x10^5個/cm^2の滑膜細胞をアスコルビン酸添加培地中で培養し、単層細胞-Matrix複合体をシート状に分離し、その後浮遊培養条件にて組織の自己収縮を誘導し、三次元構築を持つ人工組織(3DST)を作成した。3DSTは培養細胞密度、培養容器の大きさ、培養期間等の調節によりその大きさ、形状を自由に調節する事が可能であった。この人工組織は主にcollagen I-IIIから構成され、またfibronectinやvitronectinなどの細胞接着因子に富んでいた。軟骨片上に人工組織を移植・1週間培養したところ、人工組織の軟骨片上への生着を認めた。家畜豚において、大腿骨内果軟骨欠損部に3DSTを移植したところ、生物学的生着を認めた。BMP-2を含んだ軟骨誘導培地にて3DSTを培養したところ、濃度依存性にAlcian Blueの染色性は増し、またGAG合成量が増加した。
【考察】我々の開発した滑膜細胞由来3DSTはそのサイズ、形状の調節が容易であり、十分な力学強度を有し移植などの外科的操作も可能である。さらに、強い軟骨分化能を保持しており、本3DSTはscaffold使用による安全性の問題を回避しかつ軟骨分化能を有する細胞を大量に確実に供給することが可能な人工組織であり、軟骨修復に対する安全で効果的な新細胞治療システムとして期待できるものと考えられる。