ゼラチンマイクロスフェアを用いた増殖因子投与による人工管腔臓器作製法の開発

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我々は幹細胞に成長因子を用いて軟骨に分化させることで，一定の軟骨の品質を得ることを目標にした。成長因子の投与についてはTGF-β super familyやFGF-2を用い，pelletを作製して成長因子の効果を検討した。軟骨の分化度評価においては，Alcian-blue染色，safranin-O染色，Glycosaminoglycan（GAG）量を定量することで行った。その結果，FGF-2とTGF-β3を用いて気管軟骨を作製する方針とした。バイオ3Dプリンターを用い，環状軟骨構造体，馬蹄形軟骨構造体，馬蹄形軟骨構造体に平滑筋を組み合わせた構造体（mimic気管）を作製した。これらいずれも軟骨部はAlcian-blue染色，safranin-O染色，免疫染色（Ⅱ型コラーゲン）で陽性であり，良好に軟骨に分化していることがわかった。mimic気管においては，平滑筋部の免疫染色（α-SMA，SMMHC11）から平滑筋は維持されており，前面を馬蹄形軟骨で，後面を平滑筋で構成されたより実際の解剖構造に近い構造体の作製に成功した。この構造体のラットへの移植にも成功した。また成長因子をより高効率に投与するため，TGF-β1をゼラチンマイクロスフェア（GM）に付加し，構造体内で徐放させる方法についても実験を進め，hMSCを用いた管状軟骨構造体の作製にも成功した。この構造体も特殊染色と免疫染色から軟骨分化を確認できた。TGF-β3を用いて作成したmimic気管をラットへ移植し，1ヶ月モデルの解剖を行って，グラフトとしても軟骨としての機能を保持していることを証明した。