Development of scaffolds for cartilage tissue engineering using marine collagen: beyond the paradigm

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21K19130
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 都木 靖彰 北海道大学, 水産科学研究院, 教授 (10212002)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 浦 和寛 北海道大学, 水産科学研究院, 准教授 (90360940)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2023-03-31
• Keywords: 魚類 II 型コラーゲン / 細胞足場 / 軟骨再生工学 / 水庵廃棄物利用

Outline of Annual Research Achievements

小課題1．チョウザメ脊索Ⅱ型コラーゲン（NC）を用いたⅡ型コラーゲン線維コート技術の開発：　本課題にて開発したⅡ型コラーゲン線維コート上で培養したマウス前軟骨細胞ATDC5からqPCRに用い得る高純度のRNA試料の抽出に成功した．その後，Sox9，Ⅱ型コラーゲン，Ⅹ型コラーゲン，アグリカンのmRNA発現量を定量し，Ⅱ型コラーゲン線維コート上のATDC5細胞がⅡ型コラーゲン分子上のATDC5細胞よりも高い軟骨細胞活性を示すことを明らかにした．22年度の結果（Ⅱ型コラーゲン線維上で培養したATDC5細胞は高いアルシアンブルー染色性を示す）とあわせると，Ⅱ型コラーゲン線維コートが同分子コートと比べて軟骨細胞分化を強力に促進することが示された．

小課題2．NCを用いた3次元足場ゲルの開発：　軟骨細胞の増殖・分化には高密度の細胞が必要である．そこで，22年度に作成に成功したⅡ型コラーゲンゲルを用い，Ⅰ型コラーゲンゲルで成功した「ゲル中心部へのピペットを用いた細胞注入法」を試したが，Ⅰ型コラーゲンゲルに比してⅡ型コラーゲンゲルはゲル強度が高く，細胞注入は不可能であった．そこで，セルカルチャーインサートを用いた新たなゲル作成法を開発し，Ⅱ型コラーゲンゲルが想定通り原線維からなることを証明した．また，最新の報告でヒト膝関節軟骨部の体温は約31℃付近であると報告されたことから，架橋剤無しでⅡ型コラーゲンゲルを培養できる可能性が浮上した．現在，無架橋ゲルの31℃での安定性を計測中である．もし31℃でゲルが安定ならば，世界初飲む架橋魚類に型コラーゲンゲルを用いた実験が可能になる．

小課題3．SBCもしくはNCを用いた軟骨細胞spheroid作成技術の開発：　本課題は成功可能性が見つからなかったことから実施を中止した．