幹細胞を用いた再生医療のための三次元足場材料と培養技術の開発

干细胞再生医学三维支架材料及培养技术的开发

• 批准号: 07J06652
• 负责人: 高本 智紹
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J06652/
• 关键词: 幹細胞; スキャホールド; コラーゲンスポンジ; 繊維強化; 3次元培養

増殖、分化能力の高い幹細胞を用いて、欠損組織の再生誘導が試みられている。しかしながら、幹細胞の利用における問題は、細胞数の少ないことであり、細胞を効率よく増殖させるための技術、たとえば、細胞の局所環境のための3次元足場材料の研究などが必要不可欠である。これまで主に、その優れた細胞親和性からコラーゲンスポンジが利用されてきた。しかしながら、このスポンジ足場には、細胞培養中に収縮、変形してしまうという欠点があった。本研究の目的は、このコラーゲンスポンジの力学強度を高め、幹細胞の培養環境をよくすることである。そのために、スポンジ内に繊維を組み込み、力学補強することを試みた。また、この足場材料の繊維強化が骨髄間葉系幹細胞(MSC)の増殖性、骨分化度に与える影響について検討した。PET繊維を組み込むことでコラーゲンスポンジの圧縮弾性率は有意に増大し、培養時における収縮も有意に抑制された。また、圧縮弾性率、収縮抑制率は、スポンジに組み込むPET繊維の量が多いほど、繊維径が小さいほど高まることがわかった。さらに、このPET繊維強化コラーゲンスポンジ内でMSCの培養を行い、増殖性および骨分化の程度が高まることがわかった。これは、力学補強によって、スポンジ内に細胞の増殖、分化できる空間が維持されたことが理由であると考えられる。これらのことにより、PET繊維強化コラーゲンスポンジは、生体親和性と強い力学強度を兼ねそろえた、幹細胞の3次元培養において非常に有用な足場材料となりうることがわかった。

使用具有高增殖和分化能力的干细胞尝试了有缺陷组织的再生。但是，使用干细胞的问题是少量细胞，以及有效增殖细胞的技术，例如针对细胞局部环境的三维脚手架材料进行研究至关重要。胶原蛋白海绵主要用于其出色的细胞亲和力。但是，这种海绵支架的缺点是它在细胞培养过程中收缩和变形。这项研究的目的是提高该胶原蛋白海绵的机械强度并改善干细胞的培养环境。为此，我们试图将纤维掺入海绵中并加强机械。此外，我们研究了这种支架材料的纤维增强对骨髓间充质干细胞（MSC）和骨分化程度的增殖性质的影响。掺入宠物纤维的胶原蛋白海绵的压缩模量显着增加，并且在培养过程中的收缩得到了显着抑制。还发现，随着掺入海绵中的宠物纤维的量和纤维直径越小，压缩弹性模量和收缩抑制速率会增加。此外，在这种宠物纤维增强的胶原蛋白海绵中培养了MSC，并发现增加了骨分化的增殖性和程度。人们认为这是因为机械加固保持了一个空间，在该空间中，细胞可以在海绵内增殖和区分。这些结果表明，在三维干细胞培养物中，宠物纤维增强的胶原蛋白海绵可能是非常有用的脚手架材料，具有生物障碍和强大的机械强度。