コンピューター支援デザインによる積層造型法を応用した3次元再生骨構築法の確立

顎顔面組織は、複雑な形態を示し、高度に分化した機能を有しているため、顎顔面形態・機能障害に対する機能再建においては、3次元形態の忠実な再現を要す。本研究では、顎顔面の骨欠損部における複雑な骨形態を再現し、繊細な機能を再建することを目的として、コンピューター支援デザイン(CAD)による積層造型法を応用した3次元再生骨構築法を確立することを目指す。本年度は、以下の実績を得た。1.間葉系幹細胞の三次元足場素材への導入と骨分化誘導法の確立間葉系幹細胞を、FGF-2等を含有する培養液で増殖させて、回収した間葉系幹細胞を、三次元足場素材に10^7個/mlの割合で生着させた。足場素材には、β-TCPあるいはハイドロキシアパタイトなどを用いた。細胞と足場素材の複合体をβグリセロリン酸とアスコルビン酸を含む骨分化培地で培養し、細胞を分化させ、三次元再生骨を作製した。作製した3次元再生骨を、組織学的、生化学的、生体力学的に評価したところ、I型コラーゲンやアルカリホスファターゼ、オステオカルシンなどの骨マーカーの発現上昇や物質産生、局在が見られた。特に、間葉系幹細胞の採取、培養において、膜類似物質をコートした培養皿を用いて培養すると、幹細胞特性が向上することが明らかとなった。2.動物モデルにおける3次元再生骨による骨再生・再建実験ビーグル犬において、頭蓋骨に欠損を作製する動物実験モデルを確立した。確立したイヌ頭蓋欠損モデルにおいて、欠損部をCTで評価し、欠損部の形状に一致した三次元再生骨を作製し、移植することに、成功した。再生骨の動態を経時的に評価し、形態学的に良好な結果を得た。

顎顔面組織は、複雑な形態を示し、高度に分化した機能を有しているため、顎顔面形態・機能障害に対する機能再建においては、3次元形態の忠実な再現を要す。本研究では、顎顔面の骨欠損部における複雑な骨形態を再現し、繊細な機能を再建することを目的として、コンピューター支援デザイン(CAD)による積層造型法を応用した3次元再生骨構築法を確立することを目指す。本年度は、以下の実績を得た。1.間葉系幹細胞の三次元足場素材への導入と骨分化誘導法の確立間葉系幹細胞を、FGF-2等を含有する培養液で増殖させて、回収した間葉系幹細胞を、三次元足場素材に10^7個/mlの割合で生着させた。足場素材には、β-TCPあるいはハイドロキシアパタイトなどを用いた。細胞と足場素材の複合体をβグリセロリン酸とアスコルビン酸を含む骨分化培地で培養し、細胞を分化させ、三次元再生骨を作製した。作製した3次元再生骨を、組織学的、生化学的、生体力学的に評価したところ、I型コラーゲンやアルカリホスファターゼ、オステオカルシンなどの骨マーカーの発現上昇や物質産生、局在が見られた。特に、間葉系幹細胞の採取、培養において、膜類似物質をコートした培養皿を用いて培養すると、幹細胞特性が向上することが明らかとなった。2.動物モデルにおける3次元再生骨による骨再生・再建実験ビーグル犬において、頭蓋骨に欠損を作製する動物実験モデルを確立した。確立したイヌ頭蓋欠損モデルにおいて、欠損部をCTで評価し、欠損部の形状に一致した三次元再生骨を作製し、移植することに、成功した。再生骨の動態を経時的に評価し、形態学的に良好な結果を得た。