Area-specific gene delivery on apatite-coated 3D scaffold for vascularized muscle tissue engineering

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再生医療における三要素は、細胞、増殖・分化因子、足場材（スキャホールド）とされている。本研究では、生体外で後者の2要素を複合化することで、血管を含む筋肉・骨などの組織の再生に有効なin vivo組織再生用足場材の創製を目指している。前年度（2019年度）は、線維芽細胞増殖因子-2とリン酸カルシウムを複合化した3次元足場材を作製し、組成・構造分析および組織再生用足場材としての機能評価を進めた。結晶構造分析の結果、足場材の表面に担持・複合化されたリン酸カルシウムが、当初想定していたアパタイトではなく非晶質リン酸カルシウム（ACP）であることが明らかとなり、ACP複合化足場材とアパタイト複合化足場材の比較検討を行う必要が生じた。このため当該年度（2020年度）は、前年度成果の取り纏め・成果発表（論文投稿）に平行して、以下の実験を行った。まず、初年度（2018年度）に構築した反応システムを用いて、ACPナノ粒子を複合化した足場材を作製した。足場材としては、3次元連通多孔質構造を有する生分解性コラーゲン顆粒を用いた。また、比較対象として、研究代表者らの従来の反応システムを用いて低結晶性アパタイトを複合化した足場材を作製した。未処理の足場材、ならびにACPあるいはアパタイトを複合化した足場材の表面組成・構造を走査電子顕微鏡、エネルギー分散型X線分光分析装置、X線回折装置などを用いて確認した後、ラット頭蓋骨欠損モデルに埋入した。埋入部位の新生骨量、骨質などをX線CTイメージング、組織学的評価などにより評価した結果、未処理の足場材およびACP複合化足場材に対し、アパタイト複合化足場材において、埋入部位の骨再生が有意に促進されることが明らかとなった。本モデルにおいて、ACPナノ粒子の複合化が足場材の骨再生能に与える効果は認められなかった。