骨の再生を促す複合多孔質足場材料を開発
―遺伝子工学手法用いて骨形成因子を組み込む
:物質・材料研究機構/理化学研究所/国立成育医療研究センター

 (独)物質・材料研究機構と(独)理化学研究所、(独)国立成育医療研究センターは6月6日、骨の再生を促す足場となる新複合材料を共同開発したと発表した。天然高分子と生体吸収性合成高分子からなる多孔質足場材料に、骨の形成を誘導するタンパク質因子「BMP4」を含有させたもので、マウスへの移植実験で骨形成の誘導能力が大きいことを確認した。大きな欠損を持つ骨組織の再生医療などが期待できるという。
 研究チームは先に、乳酸とグリコール酸の共重合体(PLGA)で生体吸収性高分子のメッシュ骨格をつくり、この網目に天然高分子のコラーゲンをスポンジ(多孔質)状に加工したコラーゲンマイクロスポンジを付着させた多孔質足場材料を開発した。この材料は、力学的な強度や細胞との親和性、生体吸収性などに優れるといった長所があるが、骨欠損の再生を刺激する能力には欠けるという問題があった。
 この改良に取り組んでいた研究チームは今回、骨への分化を誘導するタンパク質BMP4をコラーゲンと結合させる技術を開発し、高い骨再生能力を持った複合多孔質足場材料を作り出すことに成功した。新技術は、遺伝子工学の手法を用いたもので、コラーゲンと結合するCBDというタンパク質の遺伝子とBMP4の遺伝子をつなぎ合わせ、トランスジェニック・カイコ(遺伝情報を組み換えたカイコ)に組み込んで人工タンパク質CBD-BMP4を合成。このタンパク質水溶液に足場材料を浸すことによって、コラーゲン、PLGA、BMP4の三者を複合化した材料を得た。
 細胞の接着、増殖、骨分化効果を調べたところ、いずれにも高い活性を示したという。今回の技術を応用すれば、骨以外にも軟骨や皮膚など様々な組織の再生を促進する多孔質足場材料の開発が期待できるとしている。

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複合多孔質足場材料の電子顕微鏡写真(上)。分化誘導培養24時間後の足場材料での細胞増殖(下)
(提供:物質・材料研究機構)