可視光硬化型ゼラチンを用いた革新的軟骨再生療法

使用可见光固化明胶的创新软骨再生疗法

• 批准号: 25462334
• 负责人: 山根 健太郎
• 金额: $ 3.16万
• 依托单位: Okayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-25462334/
• 关键词: 生体材料; 軟骨再生療法; 可視光硬化型ゼラチン; 結合性改変成長因子

軟骨再生に必要な細胞や成長因子を患部へ効果的に集積させる方法として、可視光硬化型ゼラチンと細胞、結合性改変成長因子を用いた併用療法を検討した。成長因子としてコラーゲンへの強い結合能を有する結合改変成長因子を開発し、可視光硬化型ゼラチンからの徐放能を検討した結果、結合改変成長因子はゼラチンへの優れた結合能を有し、より長期間ゼラチン内に留まることがわかった。また、骨髄間質細胞（BMSC）を用いたゼラチン内での細胞培養で、使用組成における同ゼラチンの毒性はなく、長期間にわたり細胞が生存できることを確認した。以上のin vitro実験の結果を踏まえ、可視光硬化型ゼラチンと細胞、結合性改変成長因子併用療法の有効性についてウサギ大腿骨内側顆骨軟骨欠損モデルを用いて検討した。ウサギ大腿骨内側顆に径3mmの骨軟骨欠損を作成し、同部位に結合性改変成長因子（本研究ではBMP4を使用）を混和したゼラチンを充填し、可視光によって硬化させた。4週後に同部位でのmRNA発現量（type-2 collagen、aggrecan、SOX9）をRT-PCRにて定量した結果、併用群で有意な上昇を認めた。12週後の同部位の組織学的検討では、併用群で欠損部に硝子軟骨様細胞の増生を認め、Wayne scoreでも有意に優れた結果が得られた。今後は、ゼラチンに細胞（BMSC）を含有させた併用療法を検討し、最終的にはゼラチンに細胞と成長因子を同時に含有させた併用療法を検討する予定である。これらにおいて良好な結果が得られることは、再生医療において可視光硬化型ゼラチンが優れたscaffoldとなりうることを証明するものである。

我们研究了一种使用可见光固化明胶、细胞和结合修饰生长因子的联合疗法，作为有效地将软骨再生所需的细胞和生长因子积累到受影响区域的方法。作为生长因子，我们开发了一种与胶原蛋白结合能力很强的结合修饰生长因子，通过检测其从可见光固化明胶中的缓释能力，我们发现该结合修饰生长因子具有与明胶具有优异的结合能力，发现它在明胶中保留的时间较长。此外，在使用骨髓基质细胞(BMSC)的明胶细胞培养中，证实了组合物中使用的明胶无毒并且细胞可以长时间存活。基于上述体外实验的结果，我们使用兔股骨内侧髁骨软骨缺损模型研究了可见光固化明胶、细胞和结合修饰生长因子联合治疗的有效性。在兔股骨内侧髁处制作直径为 3 mm 的骨软骨缺损，并用与结合修饰生长因子（本研究中使用 BMP4）混合的明胶填充同一部位，并用可见光硬化。 4周后，通过RT-PCR对同一部位的mRNA表达水平（2型胶原蛋白、聚集蛋白聚糖、SOX9）进行定量，并在联合组中观察到显着增加。 12周后对同一部位的组织学检查显示，联合组缺损区域的透明软骨样细胞增殖增加，并且获得了明显更好的韦恩评分。未来，我们计划考虑明胶含有细胞（BMSCs）的联合疗法，并最终考虑明胶同时含有细胞和生长因子的联合疗法。这些案例取得的良好结果证明可见光固化明胶可以作为再生医学中的优秀支架。