2021 Fiscal Year Annual Research Report
膝関節再生を志向した間葉系幹細胞の分化制御と移植用組織の構築
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19K05690
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
飯島 一智 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (30468508)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 細胞足場 / 間葉系幹細胞 / 変形性膝関節症 / ハイドロゲル / マイクロ流体技術 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、細胞足場ハイドロゲルの種々の機能化と工学的手法を組み合わせることにより、間葉系幹細胞の分化を制御し、軟骨-軟骨下骨連続組織や靭帯・腱のような配向性組織など、種々の移植用の運動組織を構築する手法の開発を行なった。
昨年度までの多糖ゲル型細胞足場の弾性率がヒト骨髄由来間葉系幹細胞の骨、軟骨分化挙動へ与える影響の解析、自己修復能の評価に続き、最終年度である本年度は軟骨-軟骨下骨連続組織の作製、ハイドロゲルの機能化による分化制御、靭帯・腱のような配向性組織の作製に取り組んだ。
軟骨-軟骨下骨連続組織の作製では、セルカルチャーインサート内に間葉系幹細胞を細胞足場ハイドロゲルとともに播種し、ゲルの上部および下部より骨分化誘導培地、骨分化誘導培地をそれぞれ作用させた。結果、骨分化誘導培地側では骨分化が、軟骨分化誘導培地側では軟骨分化が促進され、軟骨-軟骨下骨連続組織様の組織を作製できた。また、十分ではなかったハイドロゲル中での間葉系幹細胞の骨分化をさらに促進するため、ハイドロゲルのヒドロキシアパタイトによる機能化について検討した。骨分化マーカー遺伝子の発現解析より、ハイドロゲルのヒドロキシアパタイトによる機能化により間葉系幹細胞の骨分化が促進されることが示された。靭帯・腱のような配向性組織の構築を目指したマイクロ流体デバイスを用いたゲルファイバーの作製については、高い安定性を有する共有結合形成と即時反応性を有するポリイオンコンプレックス形成を組み合わせることで、ゲルファイバーを作製することに成功した。間葉系幹細胞を高い細胞率生存率にて担持できること、一定期間の培養後に細胞が配向性を示すことを明らかにした。
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