チタン表面改質によるマクロファージ活性化制御に基づいた新たな骨再生法の開発

顎骨の再生治療において広範な骨欠損の再生はいまだ大きな課題である。大規模骨欠損の再生において最大の課題は欠損部への血流の確保である。生体組織において、一部の無血管組織を除き、血管からの酸素・栄養の供給は必須であり、損傷組織や欠損部での組織修復、再生ではその需要はより高まる。しかし、欠損が大規模化するほど中心部 への血流の確保は困難となる。現在それを可能にする方法は血管系をそのまま移植する血管柄付き自家骨移植、骨端から徐々に欠損の中心へと組織再生を進める仮骨延術のみである。大規模欠損の再生を可能にするような血管系の効果的、効率的な新生、構築を可能にする新たなアプローチが必要である。マクロファージは組織修復・再生において炎症反応だけでなくその極性によって、間葉系幹細胞などの直接的に組織修復を担う細胞の動員や分化に大きな影響を持つ細胞である ことがわかってきている。修復過程でその極性を適切にコントロールすることは血管新生を含む効率的な組織再生につながると考えられる。本年度は昨年度に引き続きin vitroの実験を中心に進めた。 チタン表面の処理として簡便に実施可能な機械研磨と酸処理との比較を行った。チタン表面構造の変化の観察をおこなったうえで、マクロファージとしてTHP-1細胞を分化させたものを用いて材料表面上で培養し経時的な極性マーカーおよび血管新生関連遺伝子の発現の変化を解析した。結果として処理後のチタンでは未処理のものと比較してマクロファージの極性マーカーが変化し、血管新生因子の遺伝子発現の経時的な変化が異なることを明らかにした。現在、材料上で培養したマクロファージとヒト臍帯静脈内皮細胞やヒト間葉系幹細胞との非接触型の共培養、マクロファージの培養上清を用いた培養を行い、細胞の挙動(遊走、管腔形成、石灰化)、遺伝子発現、タンパク発現の解析を進めている。

顎骨の再生治療において広範な骨欠損の再生はいまだ大きな課題である。大規模骨欠損の再生において最大の課題は欠損部への血流の確保である。生体組織において、一部の無血管組織を除き、血管からの酸素・栄養の供給は必須であり、損傷組織や欠損部での組織修復、再生ではその需要はより高まる。しかし、欠損が大規模化するほど中心部 への血流の確保は困難となる。現在それを可能にする方法は血管系をそのまま移植する血管柄付き自家骨移植、骨端から徐々に欠損の中心へと組織再生を進める仮骨延術のみである。大規模欠損の再生を可能にするような血管系の効果的、効率的な新生、構築を可能にする新たなアプローチが必要である。マクロファージは組織修復・再生において炎症反応だけでなくその極性によって、間葉系幹細胞などの直接的に組織修復を担う細胞の動員や分化に大きな影響を持つ細胞である ことがわかってきている。修復過程でその極性を適切にコントロールすることは血管新生を含む効率的な組織再生につながると考えられる。本年度は昨年度に引き続きin vitroの実験を中心に進めた。 チタン表面の処理として簡便に実施可能な機械研磨と酸処理との比較を行った。チタン表面構造の変化の観察をおこなったうえで、マクロファージとしてTHP-1細胞を分化させたものを用いて材料表面上で培養し経時的な極性マーカーおよび血管新生関連遺伝子の発現の変化を解析した。結果として処理後のチタンでは未処理のものと比較してマクロファージの極性マーカーが変化し、血管新生因子の遺伝子発現の経時的な変化が異なることを明らかにした。現在、材料上で培養したマクロファージとヒト臍帯静脈内皮細胞やヒト間葉系幹細胞との非接触型の共培養、マクロファージの培養上清を用いた培養を行い、細胞の挙動(遊走、管腔形成、石灰化)、遺伝子発現、タンパク発現の解析を進めている。