Composite scaffolds for programmed control of stem cell proliferation and differentiation

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本年度は、当初計画よりも前倒しで足場材料のin vivo評価を実施した。①埋植物の力学測定：PLGA多孔質体を犠牲鋳型としたコラーゲン足場材料（以下、「鋳型法足場材料」と表記）およびコントロール足場材料（犠牲鋳型なし）にヒト間葉系幹細胞（hMSC）をそれぞれ播種し、in vitroで2週間培養した後、ヌードマウスに移植した。2週間後、埋植物を回収し、力学特性を調べたところ、鋳型法足場材料の埋植物は、コントロール足場材料の埋植物よりも高いヤング率を示した。②埋植物のDNA、sGAG定量：埋植物のDNA量、硫酸化グリコサミノグリカン（sGAG）量は、2週間の埋植によりともに増加した。鋳型法足場材料では、sGAG/DNA比はコントロール足場材料よりも有意に高い値を示した。このことから、いずれの足場材料もhMSCの増殖を支持するが、特に鋳型法足場材料では細胞外マトリックスの産生をより促進することが示された。③埋植物における組織遺伝子の発現解析：埋植物における組織遺伝子の発現レベルをリアルタイム定量PCR法で解析した。鋳型法足場材料の埋植物は、コントロール足場材料の埋植物ともに、コラーゲンII、アグリカン、SOX9、コラーゲンX遺伝子をコードする遺伝子が検出された。④埋植物の組織染色および免疫染色：埋植物をヘマトキシリン・エオジン（HE）とサフラニンOでそれぞれ染色した。HE染色像から、鋳型法足場材料では細胞および細胞外マトリックスの均質な分布が認められた。また、サフラニンO染色像から、鋳型法足場材料では軟骨細胞外マトリックスの均質な分布が確認された。また、免疫染色像から、鋳型法足場材料では、コントロール足場材料に比べ、コラーゲンIIとアグリカンが均質に分布していることがわかった。以上より、鋳型法足場材料は、均質な軟骨組織再生に有用であることが示された。