Biomaterials for preemptive treatments of fibrosis

本研究では、新しい線維症治療コンセプトとして、「炎症段階でバイオマテリアルを用いて、線維症の二大要因であるTGF-β1と線維芽細胞の時空間的配置を制御することにより、線維症発症を未然に防ぐ」ことを提案する。バイオマテリアルとして、アニオン性のナノ粒子LAPONITEと生分解性高分子PLGA-PEG-PLGAの複合ゲルを設計した。炎症部位に複合ゲルを投与すると、カチオン性のTGF-β1をアニオン性のLAPONITEが吸着してゲル内に留め、周辺組織への拡散を防ぐと共に、線維芽細胞の足場にならないPLGA-PEG-PLGAネットワークが物理的なバリアとなって線維芽細胞のゲル内侵入を防ぐことにより、線維芽細胞の活性化が抑制され、線維症発症が防止されると期待した。実際に、複合ゲル上に播種した線維芽細胞がゲル内に浸潤しないことをin vitro実験により示した。また、TGF-β1溶液を複合ゲル上にのせ、所定時間後に上清を回収してELISAによりゲルへの吸着を定量解析した結果、期待した通りLAPONITEとの相互作用にもとづきTGF-β1を効果的にゲル内に吸着・濃縮することを示した。そこで次に、皮膚の創傷後に線維化が起こるモデルマウスを用い、初期の炎症段階で損傷部位に複合ゲルを投与することで線維化抑制効果を調べた。再建した皮膚組織で切片を作製し、masson trichrome染色によりコラーゲン占有率を定量したところ、コラーゲンの過剰沈着はまったく見られず、正常皮膚と同様に適切な位置に適切な割合でコラーゲンが存在したことから、複合ゲルはほぼ完全に線維化を防ぐことが示された。以上の結果より、複合ゲルはコンセプト通り、生体内でも炎症段階でTGF-β1を吸着・濃縮すると共に、線維芽細胞のゲル内遊走を抑制し、TGF-β1と線維芽細胞が出会わない環境を構築したと考えている。

本研究では、新しい線維症治療コンセプトとして、「炎症段階でバイオマテリアルを用いて、線維症の二大要因であるTGF-β1と線維芽細胞の時空間的配置を制御することにより、線維症発症を未然に防ぐ」ことを提案する。バイオマテリアルとして、アニオン性のナノ粒子LAPONITEと生分解性高分子PLGA-PEG-PLGAの複合ゲルを設計した。炎症部位に複合ゲルを投与すると、カチオン性のTGF-β1をアニオン性のLAPONITEが吸着してゲル内に留め、周辺組織への拡散を防ぐと共に、線維芽細胞の足場にならないPLGA-PEG-PLGAネットワークが物理的なバリアとなって線維芽細胞のゲル内侵入を防ぐことにより、線維芽細胞の活性化が抑制され、線維症発症が防止されると期待した。実際に、複合ゲル上に播種した線維芽細胞がゲル内に浸潤しないことをin vitro実験により示した。また、TGF-β1溶液を複合ゲル上にのせ、所定時間後に上清を回収してELISAによりゲルへの吸着を定量解析した結果、期待した通りLAPONITEとの相互作用にもとづきTGF-β1を効果的にゲル内に吸着・濃縮することを示した。そこで次に、皮膚の創傷後に線維化が起こるモデルマウスを用い、初期の炎症段階で損傷部位に複合ゲルを投与することで線維化抑制効果を調べた。再建した皮膚組織で切片を作製し、masson trichrome染色によりコラーゲン占有率を定量したところ、コラーゲンの過剰沈着はまったく見られず、正常皮膚と同様に適切な位置に適切な割合でコラーゲンが存在したことから、複合ゲルはほぼ完全に線維化を防ぐことが示された。以上の結果より、複合ゲルはコンセプト通り、生体内でも炎症段階でTGF-β1を吸着・濃縮すると共に、線維芽細胞のゲル内遊走を抑制し、TGF-β1と線維芽細胞が出会わない環境を構築したと考えている。