2019 Fiscal Year Annual Research Report
Area-specific gene delivery on apatite-coated 3D scaffold for vascularized muscle tissue engineering
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18F18106
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
大矢根 綾子 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究グループ長 (50356672)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
SANTHAKUMAR SYAMA 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2018-10-12 – 2021-03-31
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| Keywords | 足場材 / 再生医療 / コラーゲン / リン酸カルシウム / 線維芽細胞増殖因子（FGF） |
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| Outline of Annual Research Achievements |
再生医療における三要素は、細胞、増殖・分化因子、足場材（スキャホールド）とされている。本研究では、生体外で後者の2要素を複合化することで、血管を含む筋肉・骨などの組織の再生に有効なin vivo組織再生用足場材の創製を目指している。
2019年度は、初年度に構築した反応システムを用い、増殖・分化因子とリン酸カルシウムを複合化した3次元足場材を作製し、組成・構造分析および組織再生用足場材としての機能評価を進めた。足場材としては、3次元連通多孔質構造を有する生分解性コラーゲンゲルを用い、増殖・分化因子としては線維芽細胞増殖因子－2（bFGF）を用いた。まず、初年度に最適化したリン酸カルシウム過飽和溶液を用い、bFGFの共存あるいは非共存化で、足場材の表面全体にリン酸カルシウムナノ粒子を析出させた。X線回折分析、ならびに透過電子顕微鏡による電子線回折分析の結果、析出したリン酸カルシウムナノ粒子はいずれも非晶質構造を有することが分かった。未処理の足場材（Col）、非晶質リン酸カルシウム（ACP）ナノ粒子を複合化した足場材（ACP-Col）、bFGFとACPナノ粒子を複合化した足場材（F-ACP-Col）を用い、in vitro、in vivo機能評価を行った。骨芽細胞様細胞MC3T3-E1を用いた培養実験（最大7日）の結果、ACP-ColとF-ACP-Colのいずれについても、ACPナノ粒子の細胞毒性は認められなかった。一方、F-ACP-Col群ではACP-Col群に比して、細胞増殖が促進されることが分かった。このことから、F-ACP-Colから徐放されたbFGFが、細胞増殖活性を保持していることが確認された。in vivo評価においては、足場材をラット頭蓋骨欠損モデルに埋入し、組織学的評価等を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
新型コロナウィルス感染拡大の影響を受けて、2019年冬以降の成果発表、ならびに共同研究先との研究交流・実験実施に支障が生じたため（学会の中止、出張の禁止、テレワークの推奨等）、in vitro評価までは終了したものの、in vivo評価については解析途中となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度に実施した結晶構造分析の結果、本反応システムで形成させたリン酸カルシウムが、アパタイトではなくACPであることが明らかとなり、ACP複合化足場材とアパタイト複合化足場材の比較検討を行う必要が生じた。このため、bFGF以外の増殖・分化因子（bFGFのcDNAを含むプラスミド等）を用いた検討を取り止め、上記の比較実験を行うこととする。
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