多機能ゲルによる関節軟骨自然再生誘導法の最適化に関わる機序の解明と制御

軟骨基質高分子であるコンドロイチン硫酸（CS）、ヒアルロン酸（HA）を複合化したCS-DNゲル、HA-DNゲルを皮下および筋肉内に埋植し、その生体内劣化と組織適合性について検討した。埋植前の圧縮力学試験では、HA-DNゲルは破断強度7.90MPa、弾性率0.72MPaと従来のDNゲルより高い値を示し、CS-DNゲルの力学特性（破断強度2.47MPa、弾性率0.35MPa）より有意に高い値を示した（p<0.0001）。家兎10羽を用いた皮下埋植試験では、HA-DNゲルの力学特性は術後6週で有意に低下した（p<0.0001）。一方のCS-DNゲルは皮下埋植により力学特性の有意な変化は認めなかった。別の家兎21羽を用いた筋肉内埋植による生体内適合試験では、HA-DNゲルはほとんど炎症を生じなかったのに対し、CS-DNゲルは術後1週で陰性対照およびHA-DNゲルに対し有意に高い炎症を示した（p<0.0001、ｐ＝0.0043）。術後4週以降の炎症は陰性対照と同等となった。これらのDNゲル上でATDC5細胞を培養したところ、軟骨分化誘導因子（インスリン）の添加なしに、培養3日で2型コラーゲン、アグリカンの有意な発現上昇が認められた。これらの結果から、HA-DNゲル、CS-DNゲルは優れた生体適合性とともに軟骨分化誘導能を有することが明らかとなった。さらにこれら新規DNゲル上でATDC5細胞を培養しゲルが誘導する軟骨分化過程の細胞代謝を解析した。軟骨分化マーカーは培養早期より発現亢進が認められたが、ヒアルロン酸合成酵素やアポトーシス関連遺伝子には一定の挙動認められなかった。LC3、beclin1は培養12～24時間で対照に比べ高い発現を示し分化過程初期にオートファジー制御が関与していることが示唆された。

軟骨基質高分子であるコンドロイチン硫酸（CS）、ヒアルロン酸（HA）を複合化したCS-DNゲル、HA-DNゲルを皮下および筋肉内に埋植し、その生体内劣化と組織適合性について検討した。埋植前の圧縮力学試験では、HA-DNゲルは破断強度7.90MPa、弾性率0.72MPaと従来のDNゲルより高い値を示し、CS-DNゲルの力学特性（破断強度2.47MPa、弾性率0.35MPa）より有意に高い値を示した（p<0.0001）。家兎10羽を用いた皮下埋植試験では、HA-DNゲルの力学特性は術後6週で有意に低下した（p<0.0001）。一方のCS-DNゲルは皮下埋植により力学特性の有意な変化は認めなかった。別の家兎21羽を用いた筋肉内埋植による生体内適合試験では、HA-DNゲルはほとんど炎症を生じなかったのに対し、CS-DNゲルは術後1週で陰性対照およびHA-DNゲルに対し有意に高い炎症を示した（p<0.0001、ｐ＝0.0043）。術後4週以降の炎症は陰性対照と同等となった。これらのDNゲル上でATDC5細胞を培養したところ、軟骨分化誘導因子（インスリン）の添加なしに、培養3日で2型コラーゲン、アグリカンの有意な発現上昇が認められた。これらの結果から、HA-DNゲル、CS-DNゲルは優れた生体適合性とともに軟骨分化誘導能を有することが明らかとなった。さらにこれら新規DNゲル上でATDC5細胞を培養しゲルが誘導する軟骨分化過程の細胞代謝を解析した。軟骨分化マーカーは培養早期より発現亢進が認められたが、ヒアルロン酸合成酵素やアポトーシス関連遺伝子には一定の挙動認められなかった。LC3、beclin1は培養12～24時間で対照に比べ高い発現を示し分化過程初期にオートファジー制御が関与していることが示唆された。