細胞内シグナル伝達強制発現の手法を用いた関節軟骨再生・修復に関する研究
【研究分野】整形外科学
【研究キーワード】
軟骨再生 / 滑膜線維芽細胞 / アデノウイルスベクター / アデノウィルスベクター / 遺伝子導入 / 細胞内シグナル伝達強制発現 / 関節軟骨再生・修復 / ALK恒常活性型遺伝子
【研究成果の概要】
関節軟骨は自己修復能が極めて乏しく、一度外傷や変性などで損傷すると関節機能に障害を生じる。そのため従来から軟骨の再建についてさまざまな方法が試みられてきた。近年、組織工学や分子生物学の進歩により再生医学の基礎や臨床研究が盛んになるにつれその手法は整形外科領域へも応用されるようになってきている。我々は関節軟骨修復、再生の過程を促進する手段をシグナル伝達分子の過剰発現に求め、その投与方法としてアデノウィルスを用い、その有効性を検討することとした。
本研究では整形外科、膝関節手術時に採取した滑膜線維芽細胞にアデノウイルスベクターをもちい遺伝子導入をおこない、軟骨分化誘導の可能性について検討した。使用した遺伝子はBMPのtype IAレセプターであるactivin receptor-like kinase3の恒常活性型変異体(ALK3^<CA>)である。遺伝子導入後、細胞をペレット培養したところ、コントロールウイルスと比較してALK3^<CA>ウイルスが滑膜線維芽細胞において著明なSox9、II型コラーゲン、アグリカンの発現上昇を誘導することが明らかになった。また組織学的検討においても明らかなtoluidine blue染色陽性像、II型コラーゲン染色陽性像が認められた。これらをふまえて、うさぎ膝関節軟骨欠損モデルを使用して遺伝子導入したペレットをもちいて移植を試みた。その結果組織学検討においてサフラニンO染色像やII型コラーゲン染色陽性像がコントロール群と比較して早期に確認された。
アデノウイルスベクターにはベクターの免疫原性、遺伝子発現が一時的であるなどの欠点があり、それ自体を臨床応用することは困難であると考えられるが、ALK3経路を活性化するようなサイトカインの利用、あるいは低分子薬物を開発することにより、将来的な関節軟骨再生への道筋が示された。
【研究代表者】