移植材料の生分解性の決定因子は何か？

本研究では、移植されたハイドロゲルの生分解挙動を決定する生体・材料側の主要因子を解明し、その結果として、移植材料のin vivo（生体内）での生分解性に関する知識の獲得や、生分解性の自在制御が可能な移植材料の創出に貢献することである。カイコが産生するシルクフィブロインタンパク質から成るハイドロゲル（以下、シルクゲル）をモデル材料とし、実験動物に移植されたシルクゲルの生分解挙動を決定する生体側因子の解明に取り組んだ。フォルスター／蛍光共鳴エネルギー移動（FRET）の原理に基づき、タンパク質分解酵素の一種であるマトリクスメタロプロテアーゼ（MMP）の基質切断作用を可視化するセンサー（以下、FRET-MMPS）で修飾したシルクゲルを用意した。このFRET-MMPS修飾シルクゲルを野生型マウスの皮下に移植して蛍光観察を行った結果、経時的にFRETシグナルが減少すること、特に、移植後1日以内に急減することが分かった。しかし、回収したゲルの組織学的評価では、移植後1日でのゲルの分断や崩壊は認められなかった、一方、移植後7日以降では、マクロファージや異物巨細胞が浸潤している部分でのゲルの分断や崩壊が認められた。以上より、シルクゲルは移植直後からタンパク質分解酵素などによる分子レベルの生分解を受けるも、これはゲルの分断や崩壊を伴うバルクレベルの生分解の直接の原因ではないことが分かった。シルクゲルのバルクレベルの生分解は、マクロファージなどの炎症細胞が引き起こすと考えられる。さらに、FRET-MMPS修飾シルクゲルをヌードマウスに移植し、FRETシグナル評価や組織学的評価を行った結果、野生型マウスに移植した場合と大差ないことが分かった。これより、T細胞の関与する獲得免疫系よりも、自然免疫系の方が、シルクゲルのin vivoでの生分解に深く関与することが示唆する結果を得た。

本研究では、移植されたハイドロゲルの生分解挙動を決定する生体・材料側の主要因子を解明し、その結果として、移植材料のin vivo（生体内）での生分解性に関する知識の獲得や、生分解性の自在制御が可能な移植材料の創出に貢献することである。カイコが産生するシルクフィブロインタンパク質から成るハイドロゲル（以下、シルクゲル）をモデル材料とし、実験動物に移植されたシルクゲルの生分解挙動を決定する生体側因子の解明に取り組んだ。フォルスター／蛍光共鳴エネルギー移動（FRET）の原理に基づき、タンパク質分解酵素の一種であるマトリクスメタロプロテアーゼ（MMP）の基質切断作用を可視化するセンサー（以下、FRET-MMPS）で修飾したシルクゲルを用意した。このFRET-MMPS修飾シルクゲルを野生型マウスの皮下に移植して蛍光観察を行った結果、経時的にFRETシグナルが減少すること、特に、移植後1日以内に急減することが分かった。しかし、回収したゲルの組織学的評価では、移植後1日でのゲルの分断や崩壊は認められなかった、一方、移植後7日以降では、マクロファージや異物巨細胞が浸潤している部分でのゲルの分断や崩壊が認められた。以上より、シルクゲルは移植直後からタンパク質分解酵素などによる分子レベルの生分解を受けるも、これはゲルの分断や崩壊を伴うバルクレベルの生分解の直接の原因ではないことが分かった。シルクゲルのバルクレベルの生分解は、マクロファージなどの炎症細胞が引き起こすと考えられる。さらに、FRET-MMPS修飾シルクゲルをヌードマウスに移植し、FRETシグナル評価や組織学的評価を行った結果、野生型マウスに移植した場合と大差ないことが分かった。これより、T細胞の関与する獲得免疫系よりも、自然免疫系の方が、シルクゲルのin vivoでの生分解に深く関与することが示唆する結果を得た。