細胞シート工学の骨・軟骨再生医療への応用のための基礎的研究

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骨・軟骨欠損動物モデルにおける細胞シートによる骨・軟骨再生能の検討非荷重部の頭蓋骨臨界欠損モデル(円形孔・マウス)を作製し、骨欠損部を、間葉系幹細胞シート(1枚のみから2〜5枚重ねたものまで)で覆い、1,2,4,8週間後に屠殺した。X線撮影、骨密度測定、マイクロCTによる放射線学的検討とあわせて、HE染色で形態を、von Kossa染色およびToluidine-blue染色でそれぞれ骨および軟骨基質の蓄積を評価した。術後4週より骨再生が認められ、8週にかけて再生骨量は増加した。また、シート数を増やすことで再生骨量は増加した。I型コラーゲン、オステオカルシンの免疫染色から、再生骨は成熟した骨基質を有することが示された。さらにTRAP染色、カルセイン二重標識、Villanueva-Goldner染色を用いた骨組織形態計測から、再生骨においては骨代謝機転がはたらいており、旺盛なリモデリングが行われていることも明らかとなった。膝関節軟骨欠損(マウス大腿骨・非荷重部)を作製し、欠損部に上記と同様に間葉系幹細胞シートを移植した。術後2週で軟骨の再生が認められた。トルイジンブルー染色において、再生軟骨組織はメタクロマジーを呈しており、免疫染色においてはII型コラーゲン陽性・X型コラーゲン陰性であった。以上より永久軟骨の形質を保持していると示唆された。頭蓋骨臨界欠損モデル・膝関節軟骨欠損モデル共に、現在再生組織の長期経過を術後半年までの予定で観察中である。良好な結果が得られた場合は、研究期間終了後も大動物(イヌ)を用いた検討を行いたいと考えている。