JP6901727B2 - Complex of undifferentiated osteoblasts derived from alveolar bone and carrier for undifferentiated osteoblasts derived from alveolar bone and utilization thereof - Google Patents
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Description
本発明は、歯槽骨由来の未分化骨芽細胞と歯槽骨由来の未分化骨芽細胞用担体との複合物及びその利用に関する。 The present invention relates to a complex of undifferentiated osteoblasts derived from alveolar bone and a carrier for undifferentiated osteoblasts derived from alveolar bone, and its utilization.
歯周病は歯周組織の炎症性崩壊により歯の喪失を引き起こす感染症であり、日本国内の患者数は5000万人とも言われている。歯周病は、口腔機能の低下を引き起こす最大の原因ともいわれており、更に、歯周病の原因となる歯周病菌や炎症性物質は心臓血管疾患、糖尿病、呼吸器疾患等の疾患の発症や進行をもたらすことも報告されている。このことから、口腔内だけでなく全身の健康を害する原因のひとつであることが明らかになっている歯周病に対する治療や歯周病からの回復は重要視されている。 Periodontal disease is an infectious disease that causes tooth loss due to inflammatory collapse of periodontal tissue, and the number of patients in Japan is said to be 50 million. Periodontal disease is said to be the biggest cause of deterioration of oral function, and periodontal disease bacteria and inflammatory substances that cause periodontal disease cause diseases such as cardiovascular disease, diabetes, and respiratory disease. It has also been reported to bring about progress. From this, treatment for periodontal disease and recovery from periodontal disease, which have been clarified to be one of the causes that impair not only the oral health but also the health of the whole body, are regarded as important.
また、歯周病は年齢を問わず注意すべき感染症であり、40歳代以上、特に50歳代以上の中高年齢層は重篤に進行した侵襲性歯周病の高リスク集団であることが知られている。このような重篤な歯周病への対策として、歯周組織を回復するための再生医療技術の開発が求められている。 In addition, periodontal disease is an infectious disease that should be noted regardless of age, and middle-aged and older people in their 40s and older, especially those in their 50s and older, are a high-risk group of severely advanced invasive periodontal disease. It has been known. As a countermeasure against such serious periodontal disease, the development of regenerative medicine technology for restoring periodontal tissue is required.
従来の歯周組織再生医療技術として、骨組織の損傷箇所に対する人工固定化、骨補填剤の移植または自家骨が採用されてきた。しかし、これらの方法では骨組織が正常な状態にまで十分に回復できず、また、長期間を要するという問題がある。これらの問題を克服するために、骨再生能力を有する間葉系幹細胞を用いた細胞移植技術が開発されてきた。しかし、間葉系幹細胞は、骨再生能力に個人差があり、また中高年齢層から入手することも困難であるなど、有用な技術とは言えないところがある。また、約300℃での牛骨焼却処理物やヒト脱灰凍結乾燥骨等を移植する方法も知られているが、これらはプリオン由来の狂牛病や未知ウイルス感染のリスクから使用が懸念されている。 As a conventional periodontal tissue regenerative medicine technique, artificial fixation to a damaged part of bone tissue, transplantation of a bone filling agent, or autologous bone has been adopted. However, these methods have a problem that the bone tissue cannot be sufficiently restored to a normal state and it takes a long period of time. In order to overcome these problems, cell transplantation technology using mesenchymal stem cells having bone regeneration ability has been developed. However, mesenchymal stem cells cannot be said to be a useful technique because there are individual differences in bone regeneration ability and it is difficult to obtain them from middle-aged and elderly people. In addition, methods for transplanting bovine bone incineration products at about 300 ° C., human decalcified freeze-dried bone, etc. are also known, but there are concerns about their use due to the risk of prion-derived mad cow disease and unknown virus infection. ing.
また、再生医療においては、細胞を高分子ゲルやセラミック材料等の担体に担持させ、得られた担持物を移植する方法が知られている。しかし、担持物において細胞が十分に増殖しない、分化しない、移植先の複雑な形態への適応性が乏しいといった問題があり、臨床上、実用可能な程度に十分に有用な技術が構築されているとは言い難い。 Further, in regenerative medicine, a method is known in which cells are supported on a carrier such as a polymer gel or a ceramic material, and the obtained carrier is transplanted. However, there are problems that cells do not proliferate sufficiently on the carrier, do not differentiate, and have poor adaptability to the complex morphology of the transplant destination, and clinically practically useful techniques have been constructed. It's hard to say.
一方、本発明者らは、これまでに歯槽骨由来の未分化骨芽細胞の取得に成功している(特許文献1)。 On the other hand, the present inventors have succeeded in obtaining undifferentiated osteoblasts derived from alveolar bone (Patent Document 1).
そこで、本発明は、歯槽骨由来の未分化骨芽細胞と該歯槽骨由来の未分化骨芽細胞を用いた骨組織再生に有用な担体との複合物及び該複合物を用いて骨組織を再生する方法等を提供することを主な目的とする。 Therefore, the present invention uses a composite of undifferentiated osteoblasts derived from alveolar bone and a carrier useful for bone tissue regeneration using the undifferentiated osteoblasts derived from alveolar bone, and bone tissue using the composite. The main purpose is to provide a method for reproduction and the like.
本発明者らが前記課題に鑑み鋭意検討を行ったところ、後述する特定の担体を用いることにより歯槽骨由来の未分化骨芽細胞を効率良く増殖及び/または分化できることを見いだした。また、本発明者らは、該担体を歯槽骨由来の未分化骨芽細胞と組み合わせて用いることにより、臨床上、実用可能な程度に骨組織を再生できることを見いだした。本発明は前記知見に基づき更に検討を重ねた結果完成されたものであり、次に掲げるものである。
項1.歯槽骨由来の未分化骨芽細胞と担体との複合物:
ここで、該担体は3次元網目構造を有する繊維成形物であり、該繊維成形物の嵩密度は0.0001〜0.25g/cm3であり、該繊維成形物を構成する繊維は生体適合性ポリマーを含む。
項2.前記繊維成形物を構成する繊維が、生体適合性の疎水性ポリマーを含むものである、項1に記載の複合物。
項3.前記繊維成形物を構成する繊維が、生体適合性の疎水性ポリマーと生体適合性の親水性ポリマーとを含有する複合繊維を含むものである、項1または2のいずれかに記載の複合物。
項4.前記複合繊維が、前記疎水性ポリマーの繊維の内部に前記親水性ポリマーの繊維が形成された構造を有する、項3に記載の複合物。
項5.前記親水性ポリマーの繊維が前記複合繊維内部で3次元網目構造を形成し、該親水性ポリマーの繊維が互いに接合することにより、前記複合繊維に捩じれ構造を形成して該複合繊維同士の接触を制御している、項4に記載の複合物。
項6.前記繊維成形物を構成する繊維の平均径が0.05〜30μmである、項1〜5に記載の複合物。
項7.前記繊維成形物が少なくとも一部に被覆層を有する、項1〜6のいずれかに記載の複合物。
項8.前記被覆層の厚さが1000μm以下である、項7に記載の複合物。
項9.前記被覆層が平均孔径10μm以上の複数の貫通孔を備える、項7または8に記載の複合物。
項10.前記複数の貫通孔によって形成される開口部の面積が、前記被覆層の表面積の50%以上である、項9に記載の複合物。
項11.前記担体の厚みが0.05〜500mmである、項1〜10のいずれかに記載の複合物。
項12.前記繊維成形物を構成する繊維が、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、ポリグリコール酸及びこれらの2種以上から成る共重合体よりなる群より選択される少なくとも1種の疎水性ポリマーを含むものである、項1〜11のいずれかに記載の複合物。
項13.前記担体が、実施例に示す担体2(嵩密度0.21g/cm3、厚み80μm程度の繊維形成体)を用いた場合よりも歯槽骨由来の未分化骨芽細胞の骨芽細胞への分化を効率良く誘導できるものである、項1〜12のいずれかに記載の複合物;ここで、未分化骨芽細胞の骨芽細胞への分化はアルカリフォスファターゼ染色を指標として評価され、アルカリフォスファターゼ染色は、前記複合物を10mmol/l β−グリセロリン酸、50μg/ml アスコルビン酸、100nmol/l デキサメタゾンを含むMF培地(東洋紡社製)で37℃、5%CO2存在下で培養し、10wt%ホルムアルデヒドで30分間固定し、アルカリフォスファターゼ染色剤で5分間染色される。
項14.前記担体が、実施例に示す担体2(嵩密度0.21g/cm3、厚み80μm程度の繊維形成体)を用いた場合よりも、複合体において石灰化を促進できるものである、項1〜13のいずれかに記載の複合物;ここで、石灰化はアリザリンレッド染色を指標として評価され、アリザリンレッド染色は、前記複合物を10mmol/l β−グリセロリン酸、50μg/ml アスコルビン酸、100nmol/l デキサメタゾンを含むMF培地(東洋紡社製)で37℃、5%CO2存在下で培養し、10wt%ホルムアルデヒドで30分間固定し、アリザリンレッドを用いて5分間染色される。
項15.前記歯槽骨由来の未分化骨芽細胞の少なくとも一部が歯槽骨由来の骨芽細胞に分化した状態にある、項1〜14のいずれかに記載の複合物。
項16.前記歯槽骨由来の未分化骨芽細胞の少なくとも一部が石灰化した状態にある、項1〜14のいずれかに記載の複合物。As a result of diligent studies in view of the above problems, the present inventors have found that undifferentiated osteoblasts derived from alveolar bone can be efficiently proliferated and / or differentiated by using a specific carrier described later. In addition, the present inventors have found that by using the carrier in combination with undifferentiated osteoblasts derived from alveolar bone, bone tissue can be regenerated to a clinically practical level. The present invention has been completed as a result of further studies based on the above findings, and is as follows.
Here, the carrier is a fiber molded product having a three-dimensional network structure, the bulk density of the fiber molded product is 0.0001 to 0.25 g / cm 3 , and the fibers constituting the fiber molded product are biocompatible. Contains sex polymers.
Item 11.
Item 12.
Item 13. Differentiation of undifferentiated osteoblasts derived from alveolar bone into osteoblasts as compared with the case where the carrier 2 (bulk density 0.21 g / cm 3, fiber-forming body having a thickness of about 80 μm) shown in Examples is used. The complex according to any one of
Item 15.
本発明によれば、歯槽骨由来の未分化骨芽細胞を担体において効率良く増殖及び/または分化できる。また、本発明によれば、歯槽骨由来の未分化骨芽細胞に由来する骨組織を簡便に、効率良く製造することができる。本発明によれば、実用可能な程度に骨組織を再生できる。 According to the present invention, undifferentiated osteoblasts derived from alveolar bone can be efficiently proliferated and / or differentiated on a carrier. Further, according to the present invention, bone tissue derived from undifferentiated osteoblasts derived from alveolar bone can be easily and efficiently produced. According to the present invention, bone tissue can be regenerated to a practical extent.
以下、本発明について説明する。
歯槽骨由来の未分化骨芽細胞と担体との複合物
本発明は、歯槽骨由来の未分化骨芽細胞と担体との複合物に関する。Hereinafter, the present invention will be described.
Complex of undifferentiated osteoblasts derived from alveolar bone and carrier The present invention relates to a complex of undifferentiated osteoblasts derived from alveolar bone and a carrier.
歯槽骨由来の未分化骨芽細胞
本発明において歯槽骨由来の未分化骨芽細胞は次のように説明される。 Undifferentiated osteoblasts derived from alveolar bone In the present invention, undifferentiated osteoblasts derived from alveolar bone are described as follows.
本発明において、未分化骨芽細胞とは、骨芽細胞に分化する前の前骨芽細胞であって、増殖能を有しており、骨芽細胞に分化する能力を有する細胞を意味する。ここで、「増殖能を有する」とは、後述する未分化骨芽細胞が増殖可能な培地において、細胞分裂して増殖できることを示す。また、「骨芽細胞に分化する能力を有する」とは、BMP2等の骨芽細胞誘導因子の存在下で、または後述する担体に担持された状態で、骨芽細胞に分化する性質を有していることを示す。骨芽細胞に分化した場合、例えば、アルカリフォスファターゼ活性の増大、アリザリンレッド染色による細胞の染色強度の上昇、及び骨芽細胞の分化マーカー(RUNX2、OSTERIX、OSTEOCALCIN(OCN)、BONE SIALOPROTEIN(BSP)、OSTEOPONTIN(OPN))の発現量の増大等が認められるので、骨芽細胞に分化したか否かはこれらを指標として判断される。 In the present invention, the undifferentiated osteoblast means a pre-osteoblast that has not differentiated into an osteoblast, has a proliferative ability, and has an ability to differentiate into an osteoblast. Here, "having a proliferative ability" means that undifferentiated osteoblasts, which will be described later, can divide and proliferate in a proliferative medium. Further, "having the ability to differentiate into osteoblasts" has the property of differentiating into osteoblasts in the presence of an osteoblast-inducing factor such as BMP2 or in a state of being supported on a carrier described later. Indicates that When differentiated into osteoblasts, for example, increased alkaline phosphatase activity, increased cell staining intensity by Alizarin red staining, and osteoblast differentiation markers (RUNX2, OSTERIX, OSTEOCALCIN (OCN), BONE SIALOPROTEIN (BSP), Since an increase in the expression level of OSTEOPONTIN (OPN)) is observed, whether or not it has differentiated into osteoblasts is judged using these as indicators.
歯槽骨は、当業者であればその入手方法は容易に理解でき、例えば通常の外科的手法によって採取することができ、簡便には、抜歯時に除去された歯槽骨を使用することもできる。 The alveolar bone can be easily understood by those skilled in the art, for example, can be collected by a usual surgical method, and the alveolar bone removed at the time of tooth extraction can be conveniently used.
本発明で使用される歯槽骨由来の未分化骨芽細胞は、歯槽骨を酵素処理して、歯槽骨由来の細胞を得た後に、未分化骨芽細胞が増殖可能な培地で培養することによって得ることができる。 The alveolar bone-derived undifferentiated osteoblasts used in the present invention are obtained by subjecting the alveolar bone to enzymatic treatment to obtain alveolar bone-derived cells, and then culturing the undifferentiated osteoblasts in a medium capable of proliferating. Obtainable.
ここで、歯槽骨を酵素処理して歯槽骨由来の細胞を得るには、リン酸緩衝液等の緩衝液中で歯槽骨に対して酵素を作用させればよい。歯槽骨から歯槽骨由来の細胞を得るために使用される酵素としては、生体組織片から細胞を分離する際に一般的に使用される酵素を使用すればよく、具体的には、コラーゲナーゼ、ペプシン、トリプシン等のプロテアーゼが例示される。これらの酵素の中で、歯槽骨から効率良く細胞を回収するとの観点から、コラーゲナーゼが好適である。 Here, in order to obtain cells derived from alveolar bone by enzymatically treating the alveolar bone, the enzyme may act on the alveolar bone in a buffer solution such as a phosphate buffer solution. As the enzyme used to obtain cells derived from alveolar bone from alveolar bone, an enzyme generally used when separating cells from a living tissue piece may be used. Specifically, collagenase, Examples thereof include proteases such as pepsin and trypsin. Among these enzymes, coragenase is preferable from the viewpoint of efficiently recovering cells from the alveolar bone.
また、酵素処理効率を高めるために、酵素処理に先立って、採取された歯槽骨を5〜10mm片に細切化しておいてもよい。 Further, in order to increase the enzyme treatment efficiency, the collected alveolar bone may be cut into 5 to 10 mm pieces prior to the enzyme treatment.
歯槽骨に対して酵素を作用させる条件としては、歯槽骨由来の細胞を遊離させ得る限り特に制限されないが、一例として以下の条件が挙げられる。
歯槽骨濃度:3つの歯槽骨片に対して1ml、好ましくは1つの歯槽骨片に対して0.5〜1.5mlとなるように歯槽骨の濃度を設定する。
酵素濃度:例えば、コラーゲナーゼ(>1.5U/mg)を使用する場合であれば、1〜4mg/ml、好ましくは1.5〜3mg/mlとなるように酵素濃度を設定する。なお、本明細書において、コラーゲナーゼ1Uとは、25℃で1分間に、4-phenyl-azobenxyl-oxycarbonyl-L-prolyl-L-leucyl-L-glycyl-L-prolyl-D-arginineから、1μモルの4-phenyl-azobenxyl-oxycarbonyl-L-prolyl-L-leucineを遊離できる酵素力価を表す。
処理温度:37℃±2℃に設定する。
処理時間:10〜40分間、好ましくは15〜25分間に設定する。The conditions under which the enzyme acts on the alveolar bone are not particularly limited as long as the cells derived from the alveolar bone can be released, and examples thereof include the following conditions.
Alveolar bone concentration: The concentration of alveolar bone is set so as to be 1 ml for three alveolar bone fragments, preferably 0.5 to 1.5 ml for one alveolar bone fragment.
Enzyme concentration: For example, when collagenase (> 1.5 U / mg) is used, the enzyme concentration is set to 1 to 4 mg / ml, preferably 1.5 to 3 mg / ml. In addition, in this specification, collagenase 1U is 1μ from 4-phenyl-azobenxyl-oxycarbonyl-L-prolyl-L-leucyl-L-glycyl-L-prolyl-D-arginine at 25 ° C. for 1 minute. Represents the enzyme titer capable of liberating a mole of 4-phenyl-azobenxyl-oxycarbonyl-L-prolyl-L-leucine.
Processing temperature: Set to 37 ° C ± 2 ° C.
Treatment time: Set to 10-40 minutes, preferably 15-25 minutes.
歯槽骨に対する酵素処理は、歯槽骨由来の細胞の回収率を高めるために、必要に応じて複数回繰り返して行ってもよく、好ましくは4〜12回が例示される。 The enzyme treatment on the alveolar bone may be repeated a plurality of times as necessary in order to increase the recovery rate of cells derived from the alveolar bone, preferably 4 to 12 times.
このようにして酵素処理することにより、歯槽骨から歯槽骨由来の細胞が遊離する。このため、酵素処理後に、歯槽骨由来の細胞を遠心分離等の公知の手段を行うことにより、該細胞を取得することができる。 By enzymatic treatment in this way, cells derived from alveolar bone are released from the alveolar bone. Therefore, after the enzyme treatment, the cells derived from the alveolar bone can be obtained by performing a known means such as centrifugation.
このようにして得られる歯槽骨由来の細胞を、未分化骨芽細胞が増殖可能な培地で培養することによって、歯槽骨由来の未分化骨芽細胞群を得ることができる。 By culturing the alveolar bone-derived cells thus obtained in a medium in which undifferentiated osteoblasts can proliferate, an alveolar bone-derived undifferentiated osteoblast group can be obtained.
未分化骨芽細胞が増殖可能な培地としては、動物細胞を増殖するに際して必須成分である、無機塩類、アミノ酸、ビタミン類等を含む基礎培地に、未分化骨芽細胞の増殖に求められる増殖因子や添加成分が添加されたものが挙げられる。このような基礎培地としては、例えばイーグル基本培地(MEM)、αイーグル基本培地(αMEM)、ダルベッコ改変イーグル培地(DMEM)、ハムF−12培地等が挙げられる。歯槽骨由来の未分化骨芽細胞が得られる限り制限されないが、該未分化骨芽細胞が増殖可能な培地の好適な例として、増殖因子としてPDGF(血小板由来増殖因子)を含む培地が挙げられる。PDGFが存在することによって、歯槽骨由来の細胞から骨組織再生能が優れた未分化骨芽細胞を効率良く増殖させることが可能になる。PDGFは培地に含まれているものでもよく、外添により培地に含ませても良い。 As a medium capable of proliferating undifferentiated osteoblasts, a growth factor required for the proliferation of undifferentiated osteoblasts is used in a basal medium containing inorganic salts, amino acids, vitamins, etc., which are essential components for proliferating animal cells. And those to which an additive component is added. Examples of such basal medium include Eagle's basal medium (MEM), α-Eagle's basal medium (αMEM), Dulbecco's modified Eagle's medium (DMEM), Ham F-12 medium and the like. As long as undifferentiated osteoblasts derived from alveolar bone can be obtained, a suitable example of a medium capable of proliferating the undifferentiated osteoblasts is a medium containing PDGF (platelet-derived growth factor) as a growth factor. .. The presence of PDGF makes it possible to efficiently proliferate undifferentiated osteoblasts having excellent bone tissue regeneration ability from cells derived from alveolar bone. PDGF may be contained in the medium, or may be contained in the medium by external addition.
PDGFは、サブユニットの組合せにより、PDGFAA、PDGFAB、PDGFBB等に別けられるが、本発明ではいずれであってもよい。また、PDGFの由来についても特に制限されず、動物組織由来のもの、遺伝子組換技術により作製したもの等のいずれであってもよい。培地中のPDGFの濃度としては、1〜100ng/ml、好ましくは10〜30ng/mlが例示される。 PDGF can be divided into PDGFAA, PDGFAB, PDGFBB, etc. depending on the combination of subunits, but any of them may be used in the present invention. Further, the origin of PDGF is not particularly limited, and it may be derived from animal tissue, produced by gene recombination technique, or the like. The concentration of PDGF in the medium is exemplified by 1 to 100 ng / ml, preferably 10 to 30 ng / ml.
また、未分化骨芽細胞が増殖可能な培地として、前記PDGF以外に、モノエタノールアミンを含んでいることが好ましい。モノエタノールアミンを含む場合、培地中のモノエタノールアミンの濃度としては、0.1〜100μg/ml、好ましくは6μg/mlが例示される。 Further, as a medium in which undifferentiated osteoblasts can proliferate, it is preferable that monoethanolamine is contained in addition to PDGF. When monoethanolamine is contained, the concentration of monoethanolamine in the medium is exemplified by 0.1 to 100 μg / ml, preferably 6 μg / ml.
更に、前記培地には、インスリン、トランスフェリン、bFGF(塩基性繊維芽細胞成長因子)の内、1種または2種以上が含有されてもよい。インスリンを培地に添加する場合、培地中のインスリンの濃度としては、1〜100μg/ml、好ましくは10μg/mlが例示される。トランスフェリンを培地に添加する場合、培地中のトランスフェリンの濃度としては、1〜100μg/ml、好ましくは5〜15μg/mlが例示される。bFGFを培地に添加する場合、培地中のbFGFの濃度としては、1〜100ng/ml、好ましくは5〜15ng/mlが例示される。 Further, the medium may contain one or more of insulin, transferrin, and bFGF (basic fibroblast growth factor). When insulin is added to the medium, the concentration of insulin in the medium is exemplified by 1 to 100 μg / ml, preferably 10 μg / ml. When transferrin is added to the medium, the concentration of transferrin in the medium is exemplified by 1 to 100 μg / ml, preferably 5 to 15 μg / ml. When bFGF is added to the medium, the concentration of bFGF in the medium is exemplified by 1 to 100 ng / ml, preferably 5 to 15 ng / ml.
また、未分化骨芽細胞が増殖可能な培地には、ストレプトマイシン、カナマイシン、ペニシリン等の抗生物質が含有されていてもよい。 In addition, the medium in which undifferentiated osteoblasts can proliferate may contain antibiotics such as streptomycin, kanamycin, and penicillin.
未分化骨芽細胞を簡単に増殖させる観点から、未分化骨芽細胞が増殖可能な培地の好適な具体例として、MF培地(東洋紡社製)が例示される。 From the viewpoint of easily proliferating undifferentiated osteoblasts, an MF medium (manufactured by Toyobo Co., Ltd.) is exemplified as a suitable specific example of a medium in which undifferentiated osteoblasts can proliferate.
歯槽骨由来の未分化骨芽細胞を得るには、未分化骨芽細胞が増殖可能な培地に歯槽骨由来の細胞を添加して、例えば37℃、5%CO2条件下で、1〜7日間、好ましくは4日間培養すればよい。To obtain undifferentiated osteoblasts derived from alveolar bone, cells derived from alveolar bone are added to a medium in which undifferentiated osteoblasts can proliferate, and 1 to 7 are obtained, for example, at 37 ° C. and 5% CO 2 conditions. It may be cultured for 1 day, preferably 4 days.
このように培養することにより、増殖した未分化骨芽細胞は培養容器の基底に付着した状態で存在するので、培養容器の基底に付着した細胞を回収することによって、本発明に使用される歯槽骨由来の未分化骨芽細胞を得ることができる。特に、増殖した未分化骨芽細胞はこのように培養容器の基底に付着した状態で存在するので、培養容器の基底に付着した細胞群を回収することによって、本発明に使用される歯槽骨由来の未分化骨芽細胞を効率良く得ることができる。 By culturing in this way, the proliferated undifferentiated osteoblasts exist in a state of being attached to the base of the culture vessel. Therefore, by collecting the cells attached to the base of the culture vessel, the alveolar used in the present invention. Undifferentiated osteoblasts derived from bone can be obtained. In particular, since the proliferated undifferentiated osteoblasts exist in a state of being attached to the base of the culture vessel in this way, the alveolar bone derived from the alveolar bone used in the present invention is obtained by collecting the cell group attached to the base of the culture vessel. Undifferentiated osteoblasts can be efficiently obtained.
培養容器の基底に付着した細胞を回収する方法は、公知の方法に従えばよく、例えば培養容器の基底に付着した細胞に対して0.25%トリプシン及び1mMEDTA(エチレンジアミン四酢酸)を作用させればよい。このことから、本発明によれば、歯槽骨から採取された未分化骨芽細胞を培養して得られる、骨組織再生能を有する細胞群を得ることができる。 As a method for recovering the cells attached to the base of the culture vessel, a known method may be followed. For example, 0.25% trypsin and 1 mM EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid) may be allowed to act on the cells attached to the base of the culture vessel. Just do it. From this, according to the present invention, it is possible to obtain a cell group having a bone tissue regenerating ability obtained by culturing undifferentiated osteoblasts collected from alveolar bone.
また、前述の説明は、採取された歯槽骨組織を酵素処理し、歯槽骨由来の未分化細胞を得る第1工程、前記第1工程で得られた歯槽骨由来の未分化細胞を、未分化骨芽細胞が増殖可能な培地で培養する第2工程、ならびに前記第2工程で増殖した歯槽骨由来の未分化骨芽細胞及び/または細胞群(即ち歯槽骨由来の未分化骨芽細胞(細胞群))を回収する第3工程を含む、骨組織再生能を有する歯槽骨由来の未分化骨芽細胞(細胞群)を製造する方法を説明するものともいえる。 Further, in the above description, the collected alveolar bone tissue is enzymatically treated to obtain undifferentiated cells derived from alveolar bone in the first step, and the undifferentiated cells derived from alveolar bone obtained in the first step are undifferentiated. The second step of culturing the osteoblasts in a proliferative medium, and the undifferentiated osteoblasts and / or cell groups derived from the alveolar bone (that is, the undifferentiated osteoblasts derived from the alveolar bone (cells)) proliferated in the second step. It can also be said to explain a method for producing undifferentiated osteoblasts (cell group) derived from alveolar bone having bone tissue regeneration ability, which includes a third step of recovering group)).
本発明で使用される歯槽骨由来の未分化骨芽細胞は、従来公知の骨芽細胞に比して、骨組織再生能が格段に優れている。従って、歯槽骨由来の未分化骨芽細胞(細胞群)を用いることにより、特に該未分化骨芽細胞(細胞群)を後述する担体と共に使用することにより、臨床上実用可能な骨組織再生が可能となる。 The alveolar bone-derived undifferentiated osteoblasts used in the present invention are significantly superior in bone tissue regeneration ability as compared with conventionally known osteoblasts. Therefore, by using undifferentiated osteoblasts (cell group) derived from alveolar bone, and particularly by using the undifferentiated osteoblasts (cell group) together with a carrier described later, clinically practical bone tissue regeneration can be achieved. It will be possible.
また、該未分化骨芽細胞は、継代培養が長期間(例えば30 Population Doublingまで)可能であるという点でも特筆すべき特徴がある。継代培養は、前述の未分化骨芽細胞が増殖可能な培地を用いて従来公知の手順に従い細胞を培養させればよく、例えば後述の実施例の通り、前述の未分化骨芽細胞が増殖可能な培地において3日間おきに培地を交換して行えばよい。 The undifferentiated osteoblasts are also characterized in that they can be subcultured for a long period of time (for example, up to 30 Population Doubling). In the subculture, the cells may be cultured according to a conventionally known procedure using a medium capable of proliferating the undifferentiated osteoblasts described above. For example, as in the examples described later, the undifferentiated osteoblasts described above proliferate. The medium may be changed every 3 days in a possible medium.
また、本発明で使用される歯槽骨由来の未分化骨芽細胞は、MGP(matrix gla protein:NM_000900.3(National center for biotechnology(NCBI))、STMN2(stathmin-like 2 :NM_007029.3(NCBI))及びNEBL(nebulette:NM_006393.2(NCBI))を発現しているという特徴もある。これらの遺伝子は、大腿骨由来の骨芽細胞では殆ど発現していないか発現量が少なく、本発明で使用される歯槽骨由来の未分化骨芽細胞において高発現しており、歯槽骨由来の未分化骨芽細胞に特有の新規なマーカーとして使用できる。より具体的には、β-Actinの発現量を100とした相対値で、MGPが70以上、NEBLが50以上、及びSTMN2が50以上発現しているものが、本発明で使用される歯槽骨由来の未分化骨芽細胞として特定される。これらの遺伝子の発現量は、遺伝子チップ解析、RT−PCR法、リアルタイムPCR法等の従来公知の方法で測定される。これらの遺伝子の発現量の測定方法としては、遺伝子チップ解析及びリアルタイムPCR法が好適である。遺伝子チップ解析に使用される遺伝子チップは、市販のもの(例えば、HT Human Genome U133 Array Plate Set(Gene Chip; Affymetrix,CA,U.S.A.))を使用してもよく、また公知の方法(Lipshutz, R. J. et al., (1999) Nature genet. 21, Suppliment, 20-24)に従って作製したものを使用してもよい。 The alveolar bone-derived undifferentiated osteoblasts used in the present invention include MGP (matrix gla protein: NM_000900.3 (National center for biotechnology (NCBI))) and STMN2 (stathmin-like 2: NM_007029.3 (NCBI). )) And NEBL (nebulette: NM_006393.2 (NCBI)) are also expressed. These genes are hardly expressed or expressed in osteoblasts derived from the femur, and the present invention It is highly expressed in alveolar bone-derived undifferentiated osteoblasts used in, and can be used as a novel marker peculiar to alveolar bone-derived undifferentiated osteoblasts. More specifically, β-Actin expression. Relative values with an amount of 100 or more, MGP of 70 or more, NEBL of 50 or more, and STMN2 of 50 or more are identified as alveolar bone-derived undifferentiated osteoblasts used in the present invention. The expression levels of these genes are measured by conventionally known methods such as gene chip analysis, RT-PCR method, and real-time PCR method. As methods for measuring the expression levels of these genes, gene chip analysis and real-time PCR are used. The method is preferable. As the gene chip used for gene chip analysis, a commercially available product (for example, HT Human Genome U133 Array Plate Set (Gene Chip; Affymetrix, CA, USA)) may be used or is known. (Lipshutz, RJ et al., (1999) Nature genet. 21, Suppliment, 20-24) may be used.
更に、該未分化骨芽細胞は、in vitroで、BMP−2(bone morphogenetic protein-2)の存在下で骨芽細胞に分化誘導されるという特徴も備えている。なお、この場合、該未分化骨芽細胞を骨芽細胞に分化させるには、具体的には、BMP−2、デキサメタゾン、アスコルビン酸、β−グリセロリン酸を含む培地で、該未分化骨芽細胞を培養すればよい。更に、該未分化骨芽細胞は、BMP−2の存在下で分化誘導することにより、BMP−2を分泌するという特徴も備えている。このような特徴は、歯槽骨由来の未分化骨芽細胞が、従来公知の骨芽細胞とは異なるものであることを裏付ける1つの証左である。更に、該未分化骨芽細胞は、骨芽細胞に分化した場合、例えばアルカリフォスファターゼ活性の増大、アリザリンレッド染色による細胞の染色強度の上昇、及び骨芽細胞の分化マーカー(RUNX2、OSTERIX、OSTEOCALCIN(OCN)、BONE SIALOPROTEIN(BSP)、OSTEOPONTIN(OPN))の発現量の増大等が認められる。これらの発現量は、従来公知の手順に従い知ることができる。 Furthermore, the undifferentiated osteoblasts are also characterized in that they are induced to differentiate into osteoblasts in vitro in the presence of BMP-2 (bone morphogenetic protein-2). In this case, in order to differentiate the undifferentiated osteoblasts into osteoblasts, specifically, the undifferentiated osteoblasts are prepared in a medium containing BMP-2, dexamethasone, ascorbic acid, and β-glycerophosphate. Should be cultivated. Furthermore, the undifferentiated osteoblasts also have a feature of secreting BMP-2 by inducing differentiation in the presence of BMP-2. Such a feature is one proof that the undifferentiated osteoblasts derived from alveolar bone are different from the conventionally known osteoblasts. Furthermore, when the undifferentiated osteoblasts are differentiated into osteoblasts, for example, an increase in alkaline phosphatase activity, an increase in cell staining intensity by Alizarin red staining, and osteoblast differentiation markers (RUNX2, OSTERIX, OSTEOCALCIN (RUNX2, OSTERIX, OSTEOCALCIN) Increased expression levels of OCN), BONE SIALOPROTEIN (BSP), OSTEOPONTIN (OPN)) are observed. The expression levels of these can be known according to a conventionally known procedure.
歯槽骨由来の未分化骨芽細胞用担体
本発明において歯槽骨由来の未分化骨芽細胞用担体は次のように説明される。 Carrier for undifferentiated osteoblasts derived from alveolar bone In the present invention, the carrier for undifferentiated osteoblasts derived from alveolar bone is described as follows.
本発明において該担体は3次元網目構造を有する繊維成形物であり、該繊維成形物の嵩密度は0.0001〜0.25g/cm3であり、該繊維成形物を構成する繊維は生体適合性ポリマーを含む。In the present invention, the carrier is a fiber molded product having a three-dimensional network structure, the bulk density of the fiber molded product is 0.0001 to 0.25 g / cm 3 , and the fibers constituting the fiber molded product are biocompatible. Contains sex polymers.
本発明において3次元網目構造を有する繊維成形物とは繊維の凝集物を意味し、一本または複数本の繊維が積層され、織り、編まれ、またはその他の手法により形成された3次元網目構造の多孔質成形体をいう。この限りにおいて本発明を制限するものではいが、該繊維成形物の形態として、例えば綿状の繊維成形物、不織布状の繊維成形物、これらの混合繊維成形物等の任意の形態が挙げられる。また、繊維成形物の形状として、本発明を制限するものではいが、例えばブロック状、円柱状、板状、チューブ状、球状、定形バルク状等の任意の形状が挙げられる。 In the present invention, the fiber molded product having a three-dimensional network structure means an agglomerate of fibers, and one or a plurality of fibers are laminated, woven, knitted, or formed by another method. Refers to the porous molded body of. Although not limiting the present invention to this extent, examples of the form of the fiber molded product include any form such as a cotton-like fiber molded product, a non-woven fabric-like fiber molded product, and a mixed fiber molded product thereof. .. Further, as the shape of the fiber molded product, although not limiting the present invention, for example, any shape such as a block shape, a columnar shape, a plate shape, a tube shape, a spherical shape, and a fixed bulk shape can be mentioned.
本発明において繊維成形物の嵩密度は0.0001〜0.25g/cm3であり、好ましくは0.001〜0.1g/cm3であり、3次元形態の良好な保持、前記未分化骨芽細胞の増殖効率及び/または前記未分化骨芽細胞の分化効率の観点から、より好ましくは0.001〜0.05g/cm3、更に好ましくは0.002〜0.03g/cm3が例示される。ここで嵩密度は、室温(25℃)において測定した担体(繊維成形物)の体積と重量を用いて算出する。ここで体積は、繊維成形物を直方体に切り出して(約8cm3)、その外形を定規やノギス等を利用して直接計測し、その縦、横、高さを乗じることにより算出する、または撮影した像等から得たその外形を画像解析により計測、算出することにより求める。本発明において嵩密度とは、前述のように測定した嵩密度の3点以上の平均値を意味する。In the present invention, the bulk density of the fibrous molded product is 0.0001 to 0.25 g / cm 3 , preferably 0.001 to 0.1 g / cm 3 , and good retention of the three-dimensional morphology, the undifferentiated bone. from the viewpoint of the efficiency of differentiation proliferation efficiency and / or the undifferentiated osteoblasts blasts, and more preferably 0.001-0.05 grams / cm 3, more preferably 0.002~0.03g / cm 3 is illustrative Will be done. Here, the bulk density is calculated using the volume and weight of the carrier (fiber molded product) measured at room temperature (25 ° C.). Here, the volume is calculated by cutting out a fiber molded product into a rectangular parallelepiped (about 8 cm 3 ), measuring its outer shape directly using a ruler, caliper, etc., and multiplying it by its length, width, and height, or taking a picture. It is obtained by measuring and calculating the outer shape obtained from the obtained image or the like by image analysis. In the present invention, the bulk density means an average value of three or more points of the bulk density measured as described above.
該繊維成形物を構成する繊維は、生体適合性ポリマーを含むものであれば制限されない。本発明において生体適合性ポリマーとは、生体に適用した際に生体に対して悪影響が無いか悪影響が小さく、長期に亘って生体内で使用可能なポリマーをいい、生体分解性ポリマー、生体吸収性ポリマー等が例示される。 The fibers constituting the fiber molded product are not limited as long as they contain a biocompatible polymer. In the present invention, the biocompatible polymer means a polymer that has no or little adverse effect on the living body when applied to the living body and can be used in the living body for a long period of time, and is a biodegradable polymer or bioabsorbable. Polymers and the like are exemplified.
該ポリマーとして、例えばラクチド類、ラクトン類(例えば、β−プロピオラクトン、β−ブチロラクトン、β−ピバロラクトン、γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン、β−メチル−δ−バレロラクトン、ε−カプロラクトン等)、グリコリドを含むグリコール酸類、シュウ酸エチレン(1,4−ジオキサン−2,3−ジオン)、カーボネート類(例えばトリメチリンカーボネート等)、エーテル類(例えば1,3−ジオキサン等)、エーテルエステル類(例えばジオキサノン等)、ラクタム類(εカプロラクタム等)等の環状モノマー;乳酸、グリコール酸、3−ヒドロキシプロパン酸、3−ヒドロキシブタン酸、4−ヒドロキシブタン酸、6−ヒドロキシカプロン酸等のヒドロキシカルボン酸またはそのアルキルエステル;エチレングリコール、1,4−ブタンジオール等の脂肪族ジオール類と、コハク酸、アジピン酸等の脂肪族ジカルボン酸類またはそのアルキルエステル類との実質的に等モルの混合物;脂肪族エステルモノマー類の単独または共重合体、ブロック共重合体等の脂肪族ポリエステル系樹脂等が例示される。これらは生体適合性の疎水性ポリマーと称することができる。該ポリマーとして、好ましくは、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、ポリグリコール酸、それらの2種類以上から成る共重合体等が例示され、より好ましくはポリL-乳酸、ポリDL-乳酸、ポリD-乳酸、ポリ-p-ジオキサノン、ポリL−乳酸/ε−カプロラクトン共重合体、ポリL−乳酸/グリコール酸共重合体、ポリDL−乳酸/グリコール酸共重合体等が例示される。これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を使用してもよい。
Examples of the polymer include lactides and lactones (for example, β-propiolactone, β-butyrolactone, β-pivalolactone, γ-butyrolactone, δ-valerolactone, β-methyl-δ-valerolactone, ε-caprolactone, etc.). , Glycolide-containing glycolic acids, ethylene oxalate (1,4-dioxane-2,3-dione), carbonates (eg trimethylin carbonate, etc.), ethers (
更に、前記繊維成形物を構成する繊維は、更に生体適合性の親水性ポリマーを含んでいても良い。親水性ポリマーとして、例えばセルロース、アガロース、アルギン酸、ガム類等の多糖類、メチルセルロース、プロピルセルロース、ベンジルセルロース等の多糖類の誘導体、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート等のアセテート繊維、ヘパリンもしくはその誘導体、コンドロイチンもしくはその誘導体、ヒアルロン酸等のグリコサミノグリカン、キチン、キトサン類等のムコ多糖類もしくはその誘導体、アテロペプチドコラーゲンや再構成繊維コラーゲン等のコラーゲンもしくはその誘導体、ゼラチン、フィブロイン、ケラチン、ポリグルタミン酸もしくはその塩などのポリペプチド、またはこれらの高分子の2種類以上からなる混合体、架橋体、複合体等が例示される。天然由来のポリマーについては、分子量分布や等イオン点などの性質が製造方法により異なるが、前記繊維成形物を得るにあたりポリマー溶液を所定の粘度になるように調製できるものであれば目的などに合わせて適宜用いてもよい。該ポリマーとして、好ましくは、ゼラチン、コラーゲン、ポリグルタミン酸とその塩、アガロースが例示され、より好ましくはゼラチン、コラーゲン、ポリグルタミン酸、ポリグルタミン酸ナトリウムが例示される。これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を使用してもよい。 Further, the fibers constituting the fiber molded product may further contain a biocompatible hydrophilic polymer. Examples of the hydrophilic polymer include polysaccharides such as cellulose, agarose, alginic acid and gums, derivatives of polysaccharides such as methyl cellulose, propyl cellulose and benzyl cellulose, acetate fibers such as cellulose diacetate and cellulose triacetate, heparin or its derivatives, and chondroitin. Alternatively, its derivatives, glycosaminoglycans such as hyaluronic acid, mucopolysaccharides such as chitin and chitosans or derivatives thereof, collagens such as atelopeptide collagen and reconstituted fiber collagen or derivatives thereof, gelatin, fibroin, keratin, polyglutamic acid or Examples thereof include polypeptides such as the salts thereof, or mixtures, cross-links, and complexes composed of two or more kinds of these polymers. Regarding naturally-derived polymers, properties such as molecular weight distribution and isoionic points differ depending on the production method, but if the polymer solution can be prepared to have a predetermined viscosity in obtaining the fiber molded product, it is suitable for the purpose and the like. May be used as appropriate. As the polymer, gelatin, collagen, polyglutamic acid and a salt thereof, and agarose are preferably exemplified, and more preferably gelatin, collagen, polyglutamic acid, and sodium polyglutamic acid are exemplified. These may be used alone or in combination of two or more.
前記繊維成形物を構成する繊維に親水性ポリマーが含まれている場合、親水性ポリマーと疎水性ポリマーとがランダムまたは均一に混合された繊維を形成していてもよく、親水性ポリマーと疎水性ポリマーが実質的に混ざることなく繊維を形成していてもよく、親水性ポリマーが前記疎水性ポリマーの表面の少なくとも一部に存在して繊維を形成していてもよい。繊維成形物を構成する繊維は、これらの繊維の任意の混合物であってもよい。例えば、前記繊維成形物は、親水性ポリマーと疎水性ポリマーとがランダムまたは均一に混合されて形成された繊維と、親水性ポリマーと疎水性ポリマーが実質的に混ざることなく形成された繊維の両方を備えていてもよく、また、前記繊維成形物は、前述の一方の繊維または両方の繊維を備えており、その少なくとも一部に更に親水性ポリマーが存在していてもよい。 When the fibers constituting the fiber molded product contain a hydrophilic polymer, the hydrophilic polymer and the hydrophobic polymer may form fibers in which the hydrophilic polymer and the hydrophobic polymer are randomly or uniformly mixed, and the hydrophilic polymer and the hydrophobic polymer may be formed. The polymer may form the fibers substantially without mixing, or the hydrophilic polymer may be present on at least a portion of the surface of the hydrophobic polymer to form the fibers. The fibers that make up the fiber molding may be any mixture of these fibers. For example, the fiber molded product is both a fiber formed by randomly or uniformly mixing a hydrophilic polymer and a hydrophobic polymer, and a fiber formed by substantially mixing the hydrophilic polymer and the hydrophobic polymer. The fiber molded product may include one or both of the above-mentioned fibers, and a hydrophilic polymer may be further present in at least a part thereof.
本発明を制限するものではないが、本発明において患部の骨組織を再生させるために、歯槽骨由来の未分化骨芽細胞(少なくとも一部が骨芽細胞へ分化していてもよく、石灰化していてもよい)と前記担体との複合物を含む人工骨材料は、立体的な形状を有することが望ましく、この観点から、担体は立体的に成形され、細胞培養や分化中においても、その3次元的な形状を安定に維持できることがより好ましい。担体の3次元形状をより安定に維持させる観点から、担体を構成する繊維成形体の繊維は、疎水性ポリマーの繊維の内部に親水性ポリマーの繊維が形成された複合繊維を形成していることがより好ましく、該親水性ポリマーの繊維が複合繊維内部で3次元網目構造を形成し親水性ポリマーの繊維が互いに接合していることにより複合繊維に捩れ構造を形成して複合繊維同士の接触を制御し、担体の3次元的な形状を安定させることが更に好ましい。この場合、複合繊維に捩れ構造を形成させるため親水性ポリマーの繊維の繊維径は10〜1000nmであることが好ましい。 Although not limiting the present invention, in the present invention, in order to regenerate the bone tissue of the affected area, undifferentiated osteoblasts derived from alveolar bone (at least a part of them may be differentiated into osteoblasts and are calcified. It is desirable that the artificial bone material containing the composite of the carrier and the carrier has a three-dimensional shape, and from this viewpoint, the carrier is three-dimensionally formed, and the carrier is formed even during cell culture and differentiation. It is more preferable that the three-dimensional shape can be stably maintained. From the viewpoint of maintaining the three-dimensional shape of the carrier more stably, the fibers of the fiber molded body constituting the carrier form composite fibers in which the fibers of the hydrophilic polymer are formed inside the fibers of the hydrophobic polymer. Is more preferable, and the fibers of the hydrophilic polymer form a three-dimensional network structure inside the composite fiber, and the fibers of the hydrophilic polymer are bonded to each other to form a twisted structure in the composite fiber to bring the composite fibers into contact with each other. It is more preferred to control and stabilize the three-dimensional shape of the carrier. In this case, the fiber diameter of the hydrophilic polymer fiber is preferably 10 to 1000 nm in order to form a twisted structure in the composite fiber.
本発明を制限するものではないが、このような繊維を図1〜3に例示する。図1は、捩れ構造が形成された、疎水性ポリマーと親水性ポリマーを含む複合繊維である。繊維の捩れにより複合繊維同士の接触が制限され、担体の3次元的な形状を安定させることに寄与する。図2は、疎水性ポリマーと親水性ポリマーを含む複合繊維の内、疎水性ポリマーのみを溶媒を用いてエッチングし、複合繊維内の親水性ポリマーの構造を可視化したものである。該親水性ポリマーの繊維が複合繊維内部で3次元網目構造を形成し親水性ポリマーの繊維が互いに接合している。図3は、このような複合繊維のモデル図の一例である。なお、本発明を制限するものではないが、図3は複合繊維の表面の一部が親水性ポリマーに被覆された例示である。 Although not limiting the present invention, such fibers are illustrated in FIGS. FIG. 1 is a composite fiber containing a hydrophobic polymer and a hydrophilic polymer having a twisted structure. The twisting of the fibers limits the contact between the composite fibers and contributes to stabilizing the three-dimensional shape of the carrier. FIG. 2 shows a visualization of the structure of the hydrophilic polymer in the composite fiber by etching only the hydrophobic polymer among the composite fibers containing the hydrophobic polymer and the hydrophilic polymer with a solvent. The hydrophilic polymer fibers form a three-dimensional network structure inside the composite fibers, and the hydrophilic polymer fibers are bonded to each other. FIG. 3 is an example of a model diagram of such a composite fiber. Although not limiting the present invention, FIG. 3 is an example in which a part of the surface of the composite fiber is coated with a hydrophilic polymer.
本発明の効果が得られる限り制限されないが、前記繊維成形物を構成する繊維中、生体適合性ポリマーの含有量(疎水性ポリマーと親水性ポリマーの総量)は好ましくは50重量%以上、より好ましくは70〜100重量%、更に好ましくは90〜100重量%が例示され、特に好ましくは実質的に100重量%が例示される。 Although not limited as long as the effects of the present invention can be obtained, the content of the biocompatible polymer (total amount of the hydrophobic polymer and the hydrophilic polymer) in the fibers constituting the fiber molded product is preferably 50% by weight or more, more preferably 50% by weight or more. Is exemplified by 70 to 100% by weight, more preferably 90 to 100% by weight, and particularly preferably substantially 100% by weight.
また、本発明の効果が得られる限り制限されないが、前記繊維成形物を構成する繊維中、生体適合性ポリマーの疎水性ポリマーと親水性ポリマーを含む複合繊維は好ましくは疎水性ポリマーが50重量%以上、より好ましくは疎水性ポリマーが70重量%以上、特に好ましくは疎水性ポリマーが80〜99.5重量%であることが例示される。 Further, although not limited as long as the effects of the present invention can be obtained, among the fibers constituting the fiber molded product, the composite fiber containing the hydrophobic polymer of the biocompatible polymer and the hydrophilic polymer is preferably 50% by weight of the hydrophobic polymer. As described above, it is exemplified that the hydrophobic polymer is more preferably 70% by weight or more, and particularly preferably the hydrophobic polymer is 80 to 99.5% by weight.
前記繊維には、本発明の効果が得られる範囲において、生体適合性ポリマー以外のポリマー等の任意の成分を必要に応じて含んでもよい。該成分として、例えば界面活性剤、薬剤、充填物(ポリマー粒子、金属粒子、セラミックス粒子など)が例示される。 The fiber may contain any component such as a polymer other than the biocompatible polymer, if necessary, as long as the effects of the present invention can be obtained. Examples of the component include surfactants, chemicals, and fillers (polymer particles, metal particles, ceramic particles, etc.).
任意の成分のうち界面活性剤について、本発明を制限するものではないが、例えば脂肪酸ナトリウム、モノアルキル硫酸塩、アルキルポリオキシエチレン硫酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、モノアルキルリン酸塩等のアニオン性界面活性剤、アルキルトリメチルアンモニウム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルベンジルジメチルアンモニウム塩等のカチオン性界面活性剤、アルキルジメチルアミンオキシド、アルキルカルボキシベタイン等の両性界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、脂肪酸ソルビタンエステル、アルキルポリグルコシド、脂肪酸ジエタノールアミド、アルキルモノグリセリルエーテル等の非イオン性界面活性剤;グリセロリン脂質(ホスファチジルコリンやホスファチジルエタノールアミンなどもしくはその水素添加物)、スフィンゴリン脂質(スフィンゴミエリンなど)やスフィンゴ糖脂質等のリン脂質等、その誘導体またはそれらの混合物等が例示される。これらにおいて好ましくはリン脂質等、その誘導体またはそれらの混合物等が挙げられる。これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を使用してもよく、使用目的に合わせて当業者が選択すればよい。 Of any component, the surfactant does not limit the present invention, but is anionic such as fatty acid sodium, monoalkyl sulfate, alkyl polyoxyethylene sulfate, alkylbenzene sulfonate, monoalkyl phosphate and the like. Surfactants, cationic surfactants such as alkyltrimethylammonium salt, dialkyldimethylammonium salt, alkylbenzyldimethylammonium salt, amphoteric surfactants such as alkyldimethylamine oxide and alkylcarboxybetaine, polyoxyethylene alkyl ethers, fatty acid sorbitan Nonionic surfactants such as esters, alkylpolyglucosides, fatty acid diethanolamides, alkylmonoglyceryl ethers; glycerophospholipids (phosphatidylcholine, phosphatidylethanolamine, etc. or their hydrogen additives), sphingolin lipids (sphingoeline, etc.) and spingosaccharides. Examples thereof include phospholipids such as lipids, derivatives thereof, and mixtures thereof. Among these, phospholipids and the like, derivatives thereof or mixtures thereof and the like can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more, and may be selected by those skilled in the art according to the purpose of use.
薬剤について、本発明を制限するものではないが、例えば抗炎症剤、フイブロネクチン、アルブミン、ラミニン、凝血または抗凝血因子(アンチトロンビン、プラスミン、ウロキナーゼ、ストレプトキナーゼ、フイブリノーゲンアクチベータ、トロンビン等)、カリクレイン、キニン、ラジキニン拮抗薬、血液に作用しない酵素、ホルモン、骨形成因子や細胞増殖因子等の成長因子、タンパク性骨増殖因子、凝血または抗凝血薬剤、溶血防止剤、骨粗鬆症治療薬等が挙げられる。これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を使用してもよく、使用目的に合わせて当業者が選択すればよい。 With respect to the agent, the invention is not limited, for example, anti-inflammatory agents, fibronectin, albumin, laminin, blood clots or anticoagulant factors (antithrombin, plasmin, urokinase, streptoxinase, fibrinogen activator, thrombin, etc.), Caliclein, kinin, radikinin antagonists, enzymes that do not act on blood, hormones, growth factors such as bone formation factors and cell growth factors, proteinaceous bone growth factors, blood clots or anticoagulants, anticoagulants, osteoporosis remedies, etc. Can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more, and may be selected by those skilled in the art according to the purpose of use.
充填物について、本発明を制限するものではないが、例えばポリマー、セラミックス、金属、これらの任意の複合体の顆粒、ハイドロゲル、その乾燥体等が挙げられる。また、充填物は内部に薬剤等を保持していても良く、薬剤としては前述のものが例示される。薬剤を保持ずるための充填物としては、本発明を制限するものではないが、例えばポリビニルアルコール、コラーゲン、ゼラチン、寒天、ヒアルロン酸、キチン・キトサン、ポリ酢酸ビニルのいずれかのうちの1種以上からなるハイドロゲル、その乾燥体、ポリ乳酸系高分子、ポリエチレングリコール系ポリマー等の生分解性ポリマー等や、それらとリン酸カルシウム系セラミックスを複合したものが好ましく例示される。これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を使用してもよく、使用目的に合わせて当業者が選択すればよい。 The filling does not limit the present invention, and examples thereof include polymers, ceramics, metals, granules of any complex thereof, hydrogels, and dried products thereof. Further, the filling material may hold a drug or the like inside, and the above-mentioned drug is exemplified as the drug. The filler for holding the drug is not limited to the present invention, but is, for example, one or more of polyvinyl alcohol, collagen, gelatin, agar, hyaluronic acid, chitin / chitosan, and polyvinyl acetate. Hydrogels made of the above, dried products thereof, biodegradable polymers such as polylactic acid-based polymers and polyethylene glycol-based polymers, and composites of these with calcium phosphate-based ceramics are preferably exemplified. These may be used alone or in combination of two or more, and may be selected by those skilled in the art according to the purpose of use.
繊維における任意の成分の含有量は、本発明の効果が妨げられない限り制限されないが、任意の成分を含有する場合、繊維中、任意の成分は50重量%以下が好ましく、界面活性剤については0.05〜5重量%が好ましく例示される。 The content of any component in the fiber is not limited as long as the effect of the present invention is not hindered, but when any component is contained, the content of any component in the fiber is preferably 50% by weight or less, and the surfactant is preferably 50% by weight or less. 0.05 to 5% by weight is preferably exemplified.
本発明において前記繊維成形物の繊維の平均繊維径は、本発明の効果が得られる限り制限されないが、繊維成形物の強度且つ表面積の観点から、好ましくは0.05〜30μmが例示される。ここで、繊維径とは繊維断面の直径をいい、繊維の電子線顕微鏡像または共焦点レーザー顕微鏡像等により測定される少なくとも3か所の平均値から求める。繊維断面が楕円形の場合は、楕円形の長軸方向の長さと短軸方向の長さの平均をその繊維径として算出する。繊維断面が円形でも楕円形でもないときには、円または楕円に近似して繊維径を算出する。 In the present invention, the average fiber diameter of the fibers of the fiber molded product is not limited as long as the effect of the present invention can be obtained, but is preferably 0.05 to 30 μm from the viewpoint of the strength and surface area of the fiber molded product. Here, the fiber diameter means the diameter of the fiber cross section, and is obtained from the average value of at least three points measured by an electron beam microscope image or a confocal laser scanning microscope image of the fiber. When the fiber cross section is elliptical, the average of the length in the major axis direction and the length in the minor axis direction of the ellipse is calculated as the fiber diameter. When the fiber cross section is neither circular nor elliptical, the fiber diameter is calculated by approximating a circle or an ellipse.
前記繊維成形物体は、エレクトロスピニング法により製造される。エレクトロスピニング法は公知の方法であり、高電圧を印加することによりシリンジ等の吐出部から吐出された高分子溶液が電荷を帯び、ミクロレベルやナノレベルの繊維をコレクターに付着させる技術であり、得られた繊維を成形することにより3次元の繊維構造物を製造できる。 The fiber-molded object is manufactured by an electrospinning method. The electrospinning method is a known method, in which a polymer solution discharged from a discharge part such as a syringe becomes charged by applying a high voltage, and micro-level or nano-level fibers are attached to a collector. A three-dimensional fiber structure can be manufactured by molding the obtained fiber.
本発明においては、エレクトロスピニング法を用いて、前記生体適合性ポリマーを含む溶液を吐出部から吐出させることにより、前記生体適合性ポリマーを含む繊維を製造し、繊維構造物を成形すればよい。ここで、生体適合性ポリマーから繊維を製造するにあたり、本発明において使用される繊維が製造できる限り制限されないが、エレクトロスピニングに用いる電場として500〜5000V/cmが例示される。得られた繊維を必要に応じて積層、圧縮、接合及び/または切断等することにより前記繊維成形物、すなわち前記担体を製造できる。担体の大きさ、厚みは、使用目的や適用部位等に応じて、当業者が適宜設定すればよい。本発明を制限するものではないが、担体の厚みとして、0.05〜500mmが例示される。この限りにおいて制限されないが、担体の製造をより容易にする観点から、担体の厚みとして好ましくは0.5〜100mm、より好ましくは0.5〜50mmが例示される。担体の厚みは、担体に圧力をかけずに繊維成形物の高さを定規やノギス等を利用して直接計測する、または撮影した像等から得たその外形を画像解析により計測、算出することにより求める。本発明において厚みとは、このようにして測定した値の3点以上の平均値を意味する。なお、本発明において、通常、厚みは、担体を構成する3辺(縦、横、高さ)のうち最も短い辺をいう。 In the present invention, a fiber containing the biocompatible polymer may be produced and a fiber structure may be formed by discharging a solution containing the biocompatible polymer from a discharge portion using an electrospinning method. Here, in producing fibers from a biocompatible polymer, the fibers used in the present invention are not limited as long as they can be produced, but 500 to 5000 V / cm is exemplified as an electric field used for electrospinning. The fiber molded product, that is, the carrier can be produced by laminating, compressing, joining and / or cutting the obtained fibers as necessary. The size and thickness of the carrier may be appropriately set by those skilled in the art according to the purpose of use, the application site, and the like. Although not limiting the present invention, the thickness of the carrier is exemplified by 0.05 to 500 mm. Although not limited to this limitation, from the viewpoint of facilitating the production of the carrier, the thickness of the carrier is preferably 0.5 to 100 mm, more preferably 0.5 to 50 mm. The thickness of the carrier is calculated by directly measuring the height of the fiber molded product without applying pressure to the carrier using a ruler or caliper, or by measuring and calculating the outer shape obtained from a photographed image or the like by image analysis. Obtained by. In the present invention, the thickness means an average value of three or more points of the values measured in this way. In the present invention, the thickness usually refers to the shortest side of the three sides (length, width, height) constituting the carrier.
生体適合性ポリマーを含む溶液として、所望の繊維が製造できる限り制限されないが、前記生体適合性ポリマーと、生体適合性ポリマーを溶解可能な溶媒との混合液、また、前記任意の成分を必要に応じて更に含有する混合液が例示される。溶媒も、所望の繊維が製造できる限り制限されないが、例えば溶媒としてはクロロホルム、ジクロロメタン、N,N−ジメチルホルムアミド、ホルムアミド、水、ギ酸、酢酸、トリフルオロ酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロエタノール、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール、アセトン等が挙げられる。これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。 The solution containing the biocompatible polymer is not limited as long as the desired fiber can be produced, but a mixed solution of the biocompatible polymer and a solvent capable of dissolving the biocompatible polymer, and any of the above-mentioned components are required. A mixed solution further contained is exemplified accordingly. The solvent is also not limited as long as the desired fiber can be produced, and examples of the solvent include chloroform, dichloromethane, N, N-dimethylformamide, formamide, water, formic acid, acetic acid, trifluoroacetic acid, trichloroacetic acid, trifluoroethanol, 1, Examples thereof include 1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol and acetone. These may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
本発明の担体を製造するにあたって用いる前記ポリマーを含む溶液(ポリマー溶液)中、前述の生体適合性ポリマーの含有量は2重量%以上、より好ましくは2.5〜25重量%、更に好ましくは5〜15重量%が例示される。溶液中の溶媒や任意の成分は、目的とする繊維成形体に応じて当業者が適宜設定すればよい。 In the solution containing the polymer (polymer solution) used for producing the carrier of the present invention, the content of the biocompatible polymer is 2% by weight or more, more preferably 2.5 to 25% by weight, still more preferably 5. To 15% by weight is exemplified. The solvent and arbitrary components in the solution may be appropriately set by those skilled in the art according to the target fiber molded product.
また、本発明の担体は、必要に応じて担体を貫通する孔及び/または貫通しない孔を有していても良い。孔径は目的に応じて適宜定めればよいが、例えば、細胞を担体内部に一層効率良く浸透させる観点から、好ましくは平均孔径が10μmより大きい孔が例示され、より好ましくは平均孔径10μmより大きく1000μm以下が例示される。孔の形成手法は特に制限されず、当業者が適宜形成すればよいが、例えば穿孔が例示され、より具体的には加工用レーザーを用いた穿孔が例示される。また、本発明の担体が後述する被覆層及び/または高密度層を備えている場合も同様に説明される。ここで、平均孔径は、孔の投影面積を画像解析などにより測定し、同じ面積を有する円の直径として計算される値である。 Further, the carrier of the present invention may have holes that penetrate the carrier and / or holes that do not penetrate the carrier, if necessary. The pore size may be appropriately determined according to the purpose. For example, from the viewpoint of more efficiently permeating cells into the carrier, pores having an average pore diameter larger than 10 μm are exemplified, and more preferably 1000 μm larger than the average pore diameter of 10 μm. The following is exemplified. The method for forming the holes is not particularly limited, and those skilled in the art may appropriately form the holes. For example, perforation is exemplified, and more specifically, perforation using a processing laser is exemplified. The same applies when the carrier of the present invention includes a coating layer and / or a high-density layer described later. Here, the average hole diameter is a value calculated as the diameter of a circle having the same area by measuring the projected area of the hole by image analysis or the like.
本発明の担体は、前記繊維成形物の少なくとも一部に被覆層を有していてもよい。本発明を制限するものではないが、本発明の担体が被覆層を備えているモデルを図4に簡単に例示する。被覆層は、前記繊維成形物の少なくとも一部の表面の繊維間をブリッジしている。 The carrier of the present invention may have a coating layer on at least a part of the fiber molded product. Although not limiting the present invention, FIG. 4 briefly illustrates a model in which the carrier of the present invention includes a coating layer. The coating layer bridges between fibers on the surface of at least a part of the fiber molded product.
該被覆層の厚みは、本発明の効果が得られる限り制限されないが、好ましくは1000μm以下が例示され、より好ましくは0.5〜10μm、更に好ましくは1〜5μmが例示される。ここで、被覆層の厚みとは、被覆層の高さを平均した値であり、断面の顕微鏡像の画像解析などにより算出される。被覆層の高さとは、被覆層において実質的に繊維成形物と垂直な方向をいう。被覆層が薄く計測が困難な場合は平滑な金属基盤などに被覆層を形成した後、段差計や共焦点レーザー顕微鏡による解析により算出する。本発明の担体において繊維成形物が被覆層を有している場合も、被覆層を含めて前記嵩密度は0.0001〜0.25g/cm3を充足することが好ましい。また、本発明の担体において繊維成形物が被覆層を有している場合も、被覆層を含めて担体の厚みとして前記0.05〜500mmを充足することが好ましい。The thickness of the coating layer is not limited as long as the effect of the present invention can be obtained, but is preferably 1000 μm or less, more preferably 0.5 to 10 μm, and further preferably 1 to 5 μm. Here, the thickness of the coating layer is a value obtained by averaging the heights of the coating layers, and is calculated by image analysis of a microscopic image of a cross section or the like. The height of the coating layer refers to a direction in the coating layer that is substantially perpendicular to the fiber molded product. If the coating layer is thin and difficult to measure, it is calculated by forming a coating layer on a smooth metal substrate and then analyzing it with a profilometer or a confocal laser scanning microscope. Even when the fiber molded product has a coating layer in the carrier of the present invention, it is preferable that the bulk density including the coating layer satisfies 0.0001 to 0.25 g / cm 3. Further, even when the fiber molded product has a coating layer in the carrier of the present invention, it is preferable that the thickness of the carrier including the coating layer is 0.05 to 500 mm.
また、被覆層は、好ましくは該被覆層を貫く平均孔径10μm以上の孔を有しており、より好ましくは平均孔径10〜1000μmが例示される。ここで、平均孔径は被覆層の有する貫通孔の投影面積を画像解析などにより測定し、同じ面積を有する円の直径として計算される値である。 Further, the coating layer preferably has pores having an average pore diameter of 10 μm or more penetrating the coating layer, and more preferably an average pore diameter of 10 to 1000 μm is exemplified. Here, the average pore diameter is a value calculated as the diameter of a circle having the same area by measuring the projected area of the through hole of the coating layer by image analysis or the like.
また、該被覆層は、好ましくは該被覆層の表面積の50%以上の開口部を有していることが例示される。ここで、開口部とは、該被覆層内に存在しながらも、被覆層を貫き、被覆されている繊維成形物がむき出しになっている部分を言う。被覆層の表面積とは、被覆層が覆う担体の外形の表面積であり、担体の寸法を定規やノギスなどを利用して直接計測する、あるいは撮影した像等から、担体の外形が有する表面積を画像解析により算出しても良い。 Further, it is exemplified that the coating layer preferably has an opening of 50% or more of the surface area of the coating layer. Here, the opening refers to a portion that is present in the coating layer but penetrates the coating layer and the coated fiber molded product is exposed. The surface area of the coating layer is the surface area of the outer shape of the carrier covered by the coating layer, and the surface area of the outer shape of the carrier is imaged from an image obtained by directly measuring the dimensions of the carrier using a ruler or a caliper. It may be calculated by analysis.
繊維成形物に被覆層を設けることにより、繊維成形物の形状をより安定して維持することができる。特に、繊維成形物の嵩密度が低いほど繊維成形物の安定性が乏しい傾向にあり、被覆層を設けることにより繊維成形物の形状をより安定して維持でき、これにより繊維成形物に歯槽骨由来の未分化骨芽細胞を効率よく担持できるようになり、特に繊維成形体内部に該細胞を効率良く導入できるようになる。この観点から、より好ましくは繊維成形物は被覆層を備えている。安定性を一層高める観点から、被覆層は、より好ましくは厚みが1000μm以下であり且つ被覆層を貫く孔の平均孔径が10μm以上であるものが例示でき、更に好ましくは厚みが0.5〜10μmであり且つ被覆層を貫く孔の平均孔径が10〜1000μmであるものが例示される。また、この観点から、被覆層は、好ましくは繊維の凝集体からなる。このような特徴を有する被覆層の例示を図5に示す。図5は被覆層表面の拡大写真である。 By providing the coating layer on the fiber molded product, the shape of the fiber molded product can be maintained more stably. In particular, the lower the bulk density of the fiber molded product, the less stable the fiber molded product tends to be, and by providing the coating layer, the shape of the fiber molded product can be maintained more stably, whereby the alveolar bone in the fiber molded product. It becomes possible to efficiently support the derived undifferentiated osteoblasts, and in particular, it becomes possible to efficiently introduce the cells into the fiber molded product. From this point of view, the fiber molding more preferably comprises a coating layer. From the viewpoint of further enhancing the stability, the coating layer more preferably has a thickness of 1000 μm or less, and the average pore diameter of the holes penetrating the coating layer is 10 μm or more, more preferably 0.5 to 10 μm. And the average pore diameter of the pores penetrating the coating layer is 10 to 1000 μm. Also, from this point of view, the coating layer is preferably composed of agglomerates of fibers. An example of a coating layer having such characteristics is shown in FIG. FIG. 5 is an enlarged photograph of the surface of the coating layer.
被覆層を繊維成形物に形成させる方法としては、前記被覆層が得られる限り制限されないが、繊維成形体の外面の一部または全部において、レーザー等を用いてその最表面の繊維同士を融着させることによる封止処理等が例示され、これにより繊維成形物に融着した繊維層から成る被覆層が形成できる。 The method of forming the coating layer on the fiber molded product is not limited as long as the coating layer can be obtained, but the fibers on the outermost surface thereof are fused to each other on a part or all of the outer surface of the fiber molded body by using a laser or the like. An example is a sealing treatment by allowing the fiber to be formed, whereby a coating layer composed of a fiber layer fused to the fiber molded product can be formed.
また、被覆層が、繊維の凝集体からなる場合において好ましくは、前記担体表面にエレクトロスピニングにより不織布状の繊維形成体を形成する方法が例示される。エレクトロスピニング法において高電圧を印加したシリンジ等のポリマー溶液の吐出部と繊維を捕集する対電極の間に担体を設置することで担体の表面に被覆層が形成される。被覆層の形成をより容易にするために、ポリマー溶液の吐出部に印加している極性とは逆の極性を有するイオン風を担体に照射するなどしてもよい。また、好ましい例として、担体の3次元形状をより安定に維持させる観点から、担体を構成する繊維成形体の繊維において、疎水性ポリマーの繊維の内部に親水性ポリマーの繊維が形成された綿状の複合繊維をエレクトロスピニングにより形成している場合、ポリマー溶液から親水性ポリマーの成分を除いたポリマー溶液に切り替えるか、エレクトロスピニングの電場条件を適宜変更することで不織布状の複合繊維からなる被覆層を綿状の繊維成形体の最表面に形成することができ、これ
により繊維成形体表面に被覆層を設けることができる。Further, when the coating layer is made of agglomerates of fibers, a method of forming a non-woven fiber-forming body on the surface of the carrier by electrospinning is exemplified. In the electrospinning method, a coating layer is formed on the surface of the carrier by placing the carrier between the discharge portion of the polymer solution such as a syringe to which a high voltage is applied and the counter electrode for collecting the fibers. In order to facilitate the formation of the coating layer, the carrier may be irradiated with an ionic wind having a polarity opposite to the polarity applied to the discharge portion of the polymer solution. Further, as a preferred example, from the viewpoint of maintaining the three-dimensional shape of the carrier more stably, in the fibers of the fiber molded body constituting the carrier, a cotton-like fiber in which hydrophilic polymer fibers are formed inside the hydrophobic polymer fibers. When the composite fibers of the above are formed by electrospinning, a coating layer made of non-woven composite fibers can be obtained by switching from the polymer solution to a polymer solution from which the hydrophilic polymer component has been removed, or by appropriately changing the electric field conditions of electrospinning. Can be formed on the outermost surface of the cotton-like fiber molded body, whereby a coating layer can be provided on the surface of the fiber molded body.
被覆層を構成する繊維の平均繊維径は、本発明の効果が得られる限り制限されないが、好ましくは0.05〜30μmが例示される。繊維径は前述と同様に説明される。 The average fiber diameter of the fibers constituting the coating layer is not limited as long as the effects of the present invention can be obtained, but is preferably 0.05 to 30 μm. The fiber diameter is described in the same manner as described above.
また、本発明の担体は、繊維成形物の少なくとも一部に、多孔質な高密度層を1層以上有していても良い。言い換えると、本発明の担体は、繊維成形物において嵩密度が低い層(低密度層)と嵩密度が高い層(高密度層)とを有していても良く、この場合、本発明の担体は粗密構造を有しているといえる。 Further, the carrier of the present invention may have one or more porous high-density layers in at least a part of the fiber molded product. In other words, the carrier of the present invention may have a layer having a low bulk density (low density layer) and a layer having a high bulk density (high density layer) in the fiber molded product, and in this case, the carrier of the present invention. Can be said to have a coarse and dense structure.
該低密度層と該高密度層のそれぞれの嵩密度は、前記嵩密度0.0001〜0.25g/cm3の範囲内にある。本発明を制限するものではないが、本発明の担体において、好ましくは高密度層の嵩密度が、該高密度層と隣接する低密度層の嵩密度より2倍以上大きい嵩密度を有しており、より好ましくは5倍以上大きい嵩密度を有している。高密度層は、繊維成形物の表面の少なくとも一部に存在していてもよく、内部の少なくとも一部に存在していてもよく、その両方に存在していてもよい。The bulk density of each of the low density layer and the high density layer is in the range of 0.0001 to 0.25 g / cm 3 of the bulk density. Although not limiting the present invention, in the carrier of the present invention, preferably, the bulk density of the high-density layer has a bulk density that is twice or more larger than the bulk density of the low-density layer adjacent to the high-density layer. It has a
本発明の担体において、繊維成形物が高密度層を有している場合も、高密度層及び低密度層を含めて前記嵩密度は0.0001〜0.25g/cm3を充足することが好ましい。また、本発明の担体において、繊維成形物が前記被覆層、高密度層及び低密度層を有している場合も、被覆層及び高密度層を含めて前記嵩密度は0.0001〜0.25g/cm3を充足することが好ましい。In the carrier of the present invention, even when the fiber molded product has a high-density layer, the bulk density including the high-density layer and the low-density layer may satisfy 0.0001 to 0.25 g / cm 3. preferable. Further, in the carrier of the present invention, even when the fiber molded product has the coating layer, the high density layer and the low density layer, the bulk density including the coating layer and the high density layer is 0.0001 to 0. It is preferable to satisfy 25 g / cm 3.
高密度層の厚みは制限されないが、好ましくは1000μm以下が例示され、より好ましくは5〜30μmが例示される。当然ながら高密度層の厚み、更に低密度層の厚みは、前記繊維成形物の厚みを超えない。また、本発明の担体において繊維成形物が高密度層を有している場合も、高密度層を含めて担体の厚みとして前記0.05〜500mmを充足することが好ましい。 The thickness of the high-density layer is not limited, but is preferably 1000 μm or less, and more preferably 5 to 30 μm. As a matter of course, the thickness of the high-density layer and the thickness of the low-density layer do not exceed the thickness of the fiber molded product. Further, even when the fiber molded product has a high-density layer in the carrier of the present invention, it is preferable that the thickness of the carrier including the high-density layer is 0.05 to 500 mm.
歯槽骨由来の未分化骨芽細胞を効率よく増殖及び/または分化させる観点から、該高密度層は、繊維の集積体から成る。 From the viewpoint of efficiently proliferating and / or differentiating undifferentiated osteoblasts derived from alveolar bone, the high-density layer consists of an aggregate of fibers.
また、高密度層に平均孔径が10μmより大きい孔を穿孔し、細胞を通過させる通路を形成してもよい。孔の形成手法としては特に限定されないが加工用レーザーを用いた穿孔が例示される。平均孔径は前述と同様に測定される。 Further, the high-density layer may be perforated with pores having an average pore diameter larger than 10 μm to form a passage through which cells pass. The method for forming the holes is not particularly limited, but drilling using a processing laser is exemplified. The average pore size is measured in the same manner as described above.
本発明において繊維成形物が高密度層を有することは、高密度層に歯槽骨由来の未分化骨芽細胞を一層効率よく増殖、分化させる点で役立つ。 In the present invention, having a high-density layer in the fibrous molded product is useful in that undifferentiated osteoblasts derived from alveolar bone are more efficiently proliferated and differentiated in the high-density layer.
高密度層を繊維成形物に形成させる方法としては、前記高密度層が得られる限り制限されない。高密度層が繊維の凝集体からなる場合において好ましくは、繊維成形物表面にエレクトロスピニングにより不織布状の繊維形成体を形成する方法が例示される。エレクトロスピニング法において高電圧を印加したシリンジ等のポリマー溶液の吐出部と繊維を捕集する対電極の間に繊維成形物を設置することで繊維成形物の表面に高密度層が形成される。高密度層の形成をより容易にするために、ポリマー溶液の吐出部に印加している極性とは逆の極性を有するイオン風を担体に照射するなどしてもよい。また、好ましい例として、担体の3次元形状をより安定に維持させる観点から、担体を構成する繊維成形体の繊維において、疎水性ポリマーの繊維の内部に親水性ポリマーの繊維が形成された綿状の複合繊維をエレクトロスピニングにより形成している場合、ポリマー溶液から親水性ポリマーの成分を除いたポリマー溶液に切り替えるか、エレクトロスピニングの電場の条件を変更することで不織布状の複合繊維からなる高密度層を綿状の成形体の最表面に形成することができる。 The method of forming the high-density layer on the fiber molded product is not limited as long as the high-density layer can be obtained. When the high-density layer is composed of agglomerates of fibers, a method of forming a non-woven fiber-forming body by electrospinning on the surface of the fiber molded product is exemplified. In the electrospinning method, a high-density layer is formed on the surface of the fiber molded product by placing the fiber molded product between the discharge portion of the polymer solution such as a syringe to which a high voltage is applied and the counter electrode for collecting the fibers. In order to facilitate the formation of the high-density layer, the carrier may be irradiated with an ionic wind having a polarity opposite to the polarity applied to the discharge portion of the polymer solution. Further, as a preferable example, from the viewpoint of maintaining the three-dimensional shape of the carrier more stably, in the fibers of the fiber molded body constituting the carrier, a cotton-like fiber in which hydrophilic polymer fibers are formed inside the hydrophobic polymer fibers. When the composite fibers of the above are formed by electrospinning, a high density of non-woven composite fibers can be obtained by switching from the polymer solution to a polymer solution from which the hydrophilic polymer component has been removed, or by changing the electrospinning electric field conditions. The layer can be formed on the outermost surface of the cotton-like polymer.
高密度層を繊維成形物の内部に形成させる方法としては、前記高密度層が得られる限り制限されないが、担体の3次元形状をより安定に維持させる観点から、担体を構成する繊維成形体の繊維において、疎水性ポリマーと親水性ポリマー成分が混合されたポリマー溶液のエレクトロスピニングにより疎水性ポリマーの繊維の内部に親水性ポリマーの繊維が形成された綿状の複合繊維の成形体を形成している場合、ポリマー溶液から親水性ポリマーの成分を除いたポリマー溶液に切り替えることで不織布状の複合繊維からなる高密度層を前記綿状の成形体(低密度層)の最表面に形成することができる。続けて、疎水性ポリマーと親水性ポリマー成分が混合されたポリマー溶液に切り替えることで綿状の複合繊維を前記高密度層の上に形成することができる。 The method for forming the high-density layer inside the fiber-molded product is not limited as long as the high-density layer can be obtained, but from the viewpoint of maintaining the three-dimensional shape of the carrier more stably, the fiber-molded body constituting the carrier In the fiber, a cotton-like composite fiber molded body in which the hydrophilic polymer fiber is formed inside the hydrophobic polymer fiber is formed by electrospinning of a polymer solution in which a hydrophobic polymer and a hydrophilic polymer component are mixed. If so, a high-density layer made of non-woven composite fibers can be formed on the outermost surface of the cotton-like molded body (low-density layer) by switching from the polymer solution to the polymer solution from which the hydrophilic polymer component has been removed. it can. Subsequently, by switching to a polymer solution in which a hydrophobic polymer and a hydrophilic polymer component are mixed, cotton-like composite fibers can be formed on the high-density layer.
また、高密度層を繊維成形物の内部に形成させる別の方法としては、疎水性ポリマーと親水性ポリマー成分が混合されたポリマー溶液のエレクトロスピニングにより疎水性ポリマーの繊維の内部に親水性ポリマーの繊維が形成された綿状の複合繊維の成形体を形成している場合、エレクトロスピニングの電場を大きくすることにより不織布状の複合繊維からなる高密度層を前記綿状の成形体(低密度層)の最表面に形成することができる。続けて電場を元に戻すことにより綿状の複合繊維を前記高密度層の上に形成することができる。 Another method of forming a high-density layer inside the fiber molding is to electrospin a polymer solution in which a hydrophobic polymer and a hydrophilic polymer component are mixed to form a hydrophilic polymer inside the fibers of the hydrophobic polymer. When a cotton-like polymer molded body in which fibers are formed is formed, a high-density layer made of a non-woven composite fiber is formed by increasing the electric field of electrospinning (low-density layer). ) Can be formed on the outermost surface. By subsequently restoring the electric field, cotton-like composite fibers can be formed on the high-density layer.
該操作を複数回行うことにより、綿状の成形体内部に、複数の高密度層が前述の範囲において任意の厚さで形成された、粗密構造を有する担体を形成することが可能である。高密度層及び低密度層の厚みは、例えば、該層をエレクトロスピニングにより集積する時間を変更することにより容易に制御することができる。また、異なるポリマー組成からなるポリマー溶液や異なる任意の成分を含有するポリマー溶液を切り替えながらエレクトロスピニングを行うことにより担体を形成することで、担体内部の層毎に、薬剤除去や異なる細胞応答、異なる生分解速度等の機能を付与することができる。 By performing the operation a plurality of times, it is possible to form a carrier having a coarse and dense structure in which a plurality of high-density layers are formed at an arbitrary thickness in the above-mentioned range inside the cotton-like molded body. The thickness of the high-density layer and the low-density layer can be easily controlled by, for example, changing the time for accumulating the layers by electrospinning. In addition, by forming a carrier by performing electrospinning while switching between a polymer solution having a different polymer composition and a polymer solution containing a different arbitrary component, drug removal, different cellular responses, and different cell responses are different for each layer inside the carrier. Functions such as biodegradation rate can be added.
高密度層を、繊維成形物の内部及び表面の両方に形成させる方法としては、本発明を制限するものではないが、例えば、繊維成形物の内部に高密度層を形成させる方法と、繊維成形物の表面に高密度層を生成させる方法を組み合わせればよい。 The method of forming the high-density layer on both the inside and the surface of the fiber molded product is not limited to the present invention, but for example, a method of forming the high-density layer inside the fiber molded product and fiber molding. A method of forming a high-density layer on the surface of an object may be combined.
該高密度層を構成する繊維の平均繊維径は、本発明の効果が得られる限り制限されないが、好ましくは0.05〜30μmが例示される。繊維径は前述と同様に説明される。 The average fiber diameter of the fibers constituting the high-density layer is not limited as long as the effects of the present invention can be obtained, but is preferably 0.05 to 30 μm. The fiber diameter is described in the same manner as described above.
本発明において担体はこの限りにおいて制限されないが、後述する複合体において、担持された歯槽骨由来の未分化骨芽細胞の骨芽細胞への分化を一層効率良く誘導する観点から、複合体を構成する担体としてより好ましくは、後述の実施例に示すアルカリフォスファターゼ染色を指標とする評価において、担体2(嵩密度0.21g/cm3、厚み80μm程度の繊維形成体)を用いた場合よりも歯槽骨由来の未分化骨芽細胞の骨芽細胞への分化を効率良く誘導できる(分化誘導を促進できる)担体が例示される。In the present invention, the carrier is not limited to this extent, but the complex is constructed from the viewpoint of more efficiently inducing the differentiation of the supported alveolar bone-derived undifferentiated osteoblasts into osteoblasts in the complex described later. More preferably, in the evaluation using alkaline phosphatase staining shown in Examples described later as an index, the alveolar process is more preferable than the case where carrier 2 (fiber-forming body having a bulk density of 0.21 g / cm 3 and a thickness of about 80 μm) is used. Examples of carriers are capable of efficiently inducing the differentiation of undifferentiated bone-derived osteoblasts into osteoblasts (promoting the induction of differentiation).
ここで、後述の実施例に示すアルカリフォスファターゼ染色を指標とする評価とは次の手順に従う。すなわち、未分化骨芽細胞と担体との複合物を、10mmol/l β−グリセロリン酸、50μg/ml アスコルビン酸、100nmol/l デキサメタゾンを含むMF培地(東洋紡社製)で37℃、5%CO2存在下で培養し、10wt%ホルムアルデヒドで30分間固定し、アルカリフォスファターゼ染色剤で5分間染色し、アルカリフォスファターゼ活性を測定する。骨芽細胞への分化が効率良く誘導できるとは、複合体を構成する担体として担体2を用いた場合よりも、アルカリフォスファターゼ陽性となる時間が早いことをいう。
Here, the evaluation using the alkaline phosphatase staining as an index shown in the examples described later follows the following procedure. That is, the complex of undifferentiated osteoblasts and the carrier was present in MF medium (manufactured by Toyo Boseki Co., Ltd.) containing 10 mmol / l β-glycerophosphate, 50 μg / ml ascorbic acid, and 100 nmol / l dexamethasone at 37 ° C. and 5% CO2. The cells are cultured underneath, fixed with 10 wt% formaldehyde for 30 minutes, stained with an alkaline phosphatase stain for 5 minutes, and the alkaline phosphatase activity is measured. Efficient induction of differentiation into osteoblasts means that the time for alkali phosphatase positivity is earlier than that when
また、本発明において担体はこの限りにおいて制限されないが、複合体において石灰化を一層効率良く誘導する観点から、複合体を構成する担体として好ましくは、後述の実施例に示すアリザリンレッド染色を指標とする石灰化評価において、担体2を用いた場合よりも効率良く石灰化を誘導できる(石灰化を促進できる)担体が例示される。
Further, in the present invention, the carrier is not limited to this extent, but from the viewpoint of more efficiently inducing calcification in the complex, the carrier constituting the complex is preferably used as an index using Alizarin red staining shown in Examples described later. In the evaluation of calcification, a carrier capable of inducing calcification (promoting calcification) more efficiently than the case of using the
ここで、後述の実施例に示すアリザリンレッド染色を指標とする評価とは次の手順に従う。すなわち、未分化骨芽細胞と担体との複合物を10mmol/l β−グリセロリン酸、50μg/ml アスコルビン酸、100nmol/l デキサメタゾンを含むMF培地(東洋紡社製)で37℃、5%CO2存在下で培養し、10wt%ホルムアルデヒドで30分間固定し、アリザリンレッドを用いて5分間染色する。効率良く石灰化されるとは、該染色において、複合体を構成する担体として担体2を用いた場合よりも、石灰化する時間が早いことをいう。Here, the evaluation using the alizarin red staining as an index shown in the examples described later follows the following procedure. That is, the complex of undifferentiated osteoblasts and the carrier was present in MF medium (manufactured by Toyobo Co., Ltd.) containing 10 mmol / l β-glycerophosphate, 50 μg / ml ascorbic acid, and 100 nmol / l dexamethasone at 37 ° C. and 5% CO 2. Incubate under, fix in 10 wt% formaldehyde for 30 minutes and stain with alizarin red for 5 minutes. Efficient calcification means that the calcification time is faster than when the
このようにして得られる担体の形態、大きさ等は特に制限されず、適用対象となる骨組織の損傷部位に応じて適宜設計すればよい。 The form, size, and the like of the carrier thus obtained are not particularly limited, and may be appropriately designed according to the damaged site of the bone tissue to be applied.
本発明を制限するものではないが、前述のようにして得られる担体のモデル図を、図6〜11に例示する。 Although not limiting the present invention, model diagrams of the carriers obtained as described above are illustrated in FIGS. 6 to 11.
複合物
本発明において歯槽骨由来の未分化骨芽細胞と担体との複合物とは、歯槽骨由来の未分化骨芽細胞が前記担体の少なくとも一部に担持されている限り制限されない。 Complex In the present invention, the complex of alveolar bone-derived undifferentiated osteoblasts and a carrier is limited as long as the alveolar bone-derived undifferentiated osteoblasts are supported on at least a part of the carrier. Not done.
担持方法としては、該担体に該細胞が接触する限り制限されず、例えば該担体に該細胞を含有する溶液(液状、半固形状を含む)及び/または固形物を含浸、塗布、噴霧、注入、埋め込む等の方法が挙げられ、該細胞は細胞スフェロイドの状態であってもよい。また、例えば、細胞シートや細胞を担持したシート状材で前記担体の少なくとも一部を覆いながら培養して細胞を前記担体に付着させる方法が挙げられる。 The carrying method is not limited as long as the cells come into contact with the carrier, and for example, the carrier is impregnated, coated, sprayed, or injected with a solution (including liquid or semi-solid) and / or a solid substance containing the cells. , Implantation and the like, and the cell may be in the state of a cell spheroid. Further, for example, a method of culturing while covering at least a part of the carrier with a cell sheet or a sheet-like material carrying the cells to attach the cells to the carrier can be mentioned.
また、該細胞の該担体への担持量も、本発明の効果が得られる限り制限されないが、例えば、担体1cm3あたり、前記歯槽骨由来の未分化骨芽細胞が好ましくは1×103〜5×106cells、より好ましくは1×104〜4×106cellsとなる担持量が例示される。The amount of the cells carried on the carrier is also not limited as long as the effect of the present invention can be obtained. For example, undifferentiated osteoblasts derived from the alveolar bone are preferably 1 × 10 3 to 1 cm 3 per 1 cm 3 of the carrier. Examples of supported amounts are 5 × 10 6 cells, more preferably 1 × 10 4 to 4 × 10 6 cells.
本発明を制限するものではないが、例えば、該細胞を含有する溶液等を一旦繊維成形体に保持させた後、圧縮して内部に保持された細胞培養液等の溶液を排出することで、前記担体中で容易に細胞を濃縮することができる。圧縮後の繊維成形体の密度を担体として用いるのに好ましい範囲として、本発明の複合物として適宜用いてもよい。 Although the present invention is not limited, for example, by temporarily holding a solution or the like containing the cells in the fiber molded body, and then discharging the solution such as the cell culture solution held inside by compressing the fiber molded body, the solution or the like is discharged. Cells can be easily concentrated in the carrier. The density of the fiber molded product after compression may be appropriately used as the composite of the present invention as a preferable range for use as a carrier.
本発明の複合物によれば、優れた骨組織再生能が可能であるため、骨組織の損傷を伴う疾患において、骨組織を再生して正常な状態に回復させるために使用することができる。本発明の複合物は、歯周病によって損傷した歯槽骨、骨肉腫により損傷した骨、骨転移した癌により損傷した骨、骨折等のあらゆる骨組織の損傷に対して適用することができ、適用対象は制限されない。本発明の複合体において、格段に優れた治療(再生)効果を奏させるとの観点から、歯周病によって損傷した歯槽骨が好適な適用対象である。 According to the composite of the present invention, since excellent bone tissue regeneration ability is possible, it can be used to regenerate bone tissue and restore it to a normal state in a disease associated with bone tissue damage. The composite of the present invention can be applied to all types of bone tissue damage such as alveolar bone damaged by periodontal disease, bone damaged by osteosarcoma, bone damaged by bone metastatic cancer, and fractures. The target is not limited. In the complex of the present invention, the alveolar bone damaged by periodontal disease is a suitable application target from the viewpoint of exerting a remarkably excellent therapeutic (regeneration) effect.
本発明の複合物は、骨組織の損傷部位に投与(移植)することによって使用される。また、本発明の複合物は、そのまま骨組織の損傷部位に投与(移植)してもよく、in vitroにおいて担持させた前記未分化骨芽細胞の少なくとも一部を担体で増殖させた後に、骨組織の損傷部位に投与(移植)してもよい。また、本発明の複合物は、in vitroにおいて前記未分化骨芽細胞の少なくとも一部を骨芽細胞に分化させた後に、骨組織の損傷部位に投与(移植)してもよい。このことから、本発明は、前記歯槽骨由来の未分化骨芽細胞の少なくとも一部が歯槽骨由来の骨芽細胞に分化した状態にある複合物を提供するものでもあり、これは、骨芽細胞分化複合物ということもできる。また、本発明の複合物は、in vitroで担体の少なくとも一部に骨組織が形成された後に、骨組織の損傷部位に投与(移植)してもよい。このことから、本発明は、前記歯槽骨由来の未分化骨芽細胞の少なくとも一部が石灰化した状態にある複合物を提供するものでもあり、これは石灰化複合物ということもできる。 The complex of the present invention is used by administering (transplanting) to a damaged site of bone tissue. In addition, the complex of the present invention may be directly administered (transplanted) to the damaged site of bone tissue, and after at least a part of the undifferentiated osteoblasts supported in vitro is grown on a carrier, the bone It may be administered (transplanted) to the damaged site of the tissue. In addition, the complex of the present invention may be administered (implanted) to a damaged site of bone tissue after differentiating at least a part of the undifferentiated osteoblasts into osteoblasts in vitro. From this, the present invention also provides a complex in which at least a part of the undifferentiated osteoblasts derived from alveolar bone is differentiated into osteoblasts derived from alveolar bone, which is an osteoblast. It can also be called a cell differentiation complex. In addition, the complex of the present invention may be administered (transplanted) to the damaged site of the bone tissue after the bone tissue is formed on at least a part of the carrier in vitro. From this, the present invention also provides a complex in which at least a part of the undifferentiated osteoblasts derived from the alveolar bone is in a calcified state, which can also be said to be a calcified complex.
骨組織の損傷部位に、本発明の複合物を投与(移植)する方法としては、本分野において従来公知の方法に従えばよく、また、対象となる骨組織の種類や損傷の程度等に応じて適宜設定すればよい。 As a method for administering (transplanting) the complex of the present invention to a damaged site of bone tissue, a method conventionally known in the art may be followed, depending on the type of target bone tissue, the degree of damage, and the like. It may be set appropriately.
本発明における骨組織の再生において、本発明の複合物の投与量については、疾患の症状の程度、患者の性別や年齢等に応じて適宜設定すればよいが、例えば、骨組織の損傷部位あたり、前記歯槽骨由来の未分化骨芽細胞の適用量が1×105〜1×107cells、好ましくは2×106〜4×106cells、より好ましくは2.5×106〜3.5×106cellsとなるように設定すればよい。In the regeneration of bone tissue in the present invention, the dose of the complex of the present invention may be appropriately set according to the degree of disease symptoms, the sex and age of the patient, and the like. , The applied amount of the undifferentiated osteoblasts derived from alveolar bone is 1 × 10 5 to 1 × 10 7 cells, preferably 2 × 10 6 to 4 × 10 6 cells, more preferably 2.5 × 10 6 to 3. It may be set to be .5 × 10 6 cells.
なお、本発明の複合物は、自家移植のための複合物として用いられてもよく、他家移植のための複合物として用いられても良い。拒絶反応を一層抑制するとの観点から、本発明の複合物は、自家移植用として用いられることが好ましい。 The complex of the present invention may be used as a complex for autologous transplantation or as a complex for allogeneic transplantation. From the viewpoint of further suppressing rejection, the complex of the present invention is preferably used for autologous transplantation.
本発明の複合物をこのように投与(移植)することによって、歯槽骨由来の未分化骨芽細胞の骨組織の損傷部位での生着率を一層高めて、従来困難であった臨床上有用な骨組織再生を一層促進することが可能になる。 By administering (transplanting) the complex of the present invention in this way, the engraftment rate of undifferentiated osteoblasts derived from alveolar bone at the damaged site of bone tissue is further increased, which is clinically useful, which has been difficult in the past. Bone tissue regeneration can be further promoted.
本発明の複合物は、必要に応じて、更に薬学的に許容される希釈用担体と共存していてもよい。ここで、薬学的に許容される希釈用担体としては、例えば生理食塩水といった緩衝液等が例示される。本発明の複合物は、必要に応じて、更に薬理活性成分と共存していてもよい。これらのことから、本発明の複合物は骨組織再生用の細胞製剤として使用することができる。また、本発明の複合物は必要に応じて薬学的に許容される緩衝液や薬理活性成分等の任意の成分とともに使用してもよく、これらの任意の成分は当業者が適宜選択すればよい。 The complex of the present invention may, if desired, coexist with a further pharmaceutically acceptable dilution carrier. Here, examples of the pharmaceutically acceptable dilution carrier include a buffer solution such as physiological saline. The complex of the present invention may further coexist with a pharmacologically active ingredient, if necessary. From these facts, the complex of the present invention can be used as a cell preparation for bone tissue regeneration. In addition, the composite of the present invention may be used together with arbitrary components such as a pharmaceutically acceptable buffer solution and a pharmacologically active ingredient, if necessary, and these arbitrary components may be appropriately selected by those skilled in the art. ..
また、本発明の複合物は、本発明の効果を妨げない範囲において、また、薬学的に許容される限り、従来公知のスキャフォールドと更に組み合わせて使用してもよく、このようなスキャフォールドとして、例えば、ゲル状体または多孔体で、生体適合性を有する材料が挙げられる。このようなスキャフォールドの具体的な例として、フィブリンゲル(フィブリン糊)、ヒドロシキアパタイト、PGLA(poly DL-lactic-co-glycolic acid)−コラーゲンスポンジ等が例示される。本発明の複合物は、このようなスキャフォールドと共に骨組織の損傷部位に投与(移植)してもよい。 In addition, the composite of the present invention may be further used in combination with a conventionally known scaffold as long as it does not interfere with the effects of the present invention and is pharmaceutically acceptable, as such a scaffold. For example, a gel-like or porous material having biocompatibility can be mentioned. Specific examples of such scaffolds include fibrin gel (fibrin glue), hydroshikiapatite, PGLA (poly DL-lactic-co-glycolic acid) -collagen sponge and the like. The complex of the present invention may be administered (implanted) to the damaged site of bone tissue together with such a scaffold.
このことから本発明は、前記複合物を含有する骨組織再生用の細胞製剤を提供するともいえる。該細胞製剤は必要に応じて前述の任意の成分を含有してもよく、前述の従来公知のスキャフォールドを含有してよく、各成分やスキャフォールドの選択、その含有量等は、当業者が適宜選択すればよい。 From this, it can be said that the present invention provides a cell preparation for bone tissue regeneration containing the complex. The cell preparation may contain any of the above-mentioned components, if necessary, and may contain the above-mentioned conventionally known scaffolds. Those skilled in the art can determine the selection of each component and scaffold, its content, and the like. It may be selected as appropriate.
前記複合物を用いた骨組織再生方法
また、本発明は、骨組織の損傷を伴う患者の該骨組織部位に、前記複合物を投与する工程を含む、骨組織の損傷の治療方法を提供する。該治療方法において、治療対象となる骨組織の損傷、使用される複合物、複合物の投与量、投与方法等については、前述の通りである。 Bone Tissue Regeneration Method Using The Complex The present invention also provides a method for treating bone tissue damage, which comprises a step of administering the complex to the bone tissue site of a patient with bone tissue damage. .. In the treatment method, the damage to the bone tissue to be treated, the complex used, the dose of the complex, the administration method and the like are as described above.
本発明の複合物をこのように投与(移植)することによって、歯槽骨由来の未分化骨芽細胞の骨組織の損傷部位での生着率を一層高めて、従来困難であった骨組織再生を一層促進することが可能になる。 By administering (transplanting) the complex of the present invention in this way, the engraftment rate of undifferentiated osteoblasts derived from alveolar bone at the damaged site of bone tissue is further increased, and bone tissue regeneration, which has been difficult in the past, is further enhanced. Can be further promoted.
以下、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例1:歯槽骨由来の未分化骨芽細胞の調製
倫理委員会の規約に基づいてインフォームドコンセントを得られた4名の患者(66歳、53歳、52歳、27歳の4名の患者)から抜歯時に除去された歯槽骨を用いて、歯槽骨由来の未分化骨芽細胞の調製を行った。Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
Example 1: Preparation of undifferentiated osteoblasts derived from alveolar bone Four patients (66 years old, 53 years old, 52 years old, 27 years old) who obtained informed outlets based on the rules of the Ethics Committee. Using the alveolar bone removed from the patient) at the time of tooth extraction, undifferentiated osteoblasts derived from the alveolar bone were prepared.
得られた歯槽骨を、2mg/mlの細菌由来のコラーゲナーゼ(>1.5 U/mg;Collagenase P, Roche社製)を含むPBS(Phosphate buffered saline, pH 7.2)4ml中に入れて、37℃で20分間酵素反応を行った。反応後、酵素液と等量のウシ血清を加えた後に遠心分離にて遊離した細胞を回収し、残存する歯槽骨に対しては、再度、前記と同条件で酵素処理を行った。この操作を繰り返して、最終的に8回の酵素処理を行った。それぞれの酵素処理後に回収された8個の細胞分画の内、1回目と2回目の酵素処理後に回収された細胞分画は廃棄し、残りの6つの細胞分画をそれぞれMFスタート培地(Toyobo, Tokyo, Japan)4mlを含む35mm培養皿に入れ、5%CO2、37℃の条件下で培養を行った。The obtained alveolar bone was placed in 4 ml of PBS (Phosphate buffered saline, pH 7.2) containing 2 mg / ml bacterial collagenase (> 1.5 U / mg; Collagenase P, manufactured by Roche) at 37 ° C. The enzymatic reaction was carried out for 20 minutes. After the reaction, the cells released by centrifugation were collected after adding an equal amount of bovine serum to the enzyme solution, and the remaining alveolar bone was treated with the enzyme again under the same conditions as described above. This operation was repeated, and finally 8 times of enzyme treatment was performed. Of the 8 cell fractions recovered after each enzyme treatment, the cell fractions recovered after the first and second enzyme treatments are discarded, and the remaining 6 cell fractions are used in the MF start medium (Toyobo). , Tokyo, Japan) The cells were placed in a 35 mm culture dish containing 4 ml and cultured under the conditions of 5% CO 2 and 37 ° C.
培養皿中で細胞が80%コンフルエントに達した時に、0.25%トリプシン/1mM EDTAを含むPBSで細胞を遊離させ、ヒト歯槽骨由来の未分化骨芽細胞(HAOB)を回収した。なお、以降に示す試験は、5回目の酵素処理後に回収された細胞分画から得られたHAOBを使用した。また、以降、66歳の患者から得られた歯槽骨由来のHAOBをHAOB1;53歳の患者から得られた歯槽骨由来のHAOBをHAOB2;52歳の患者から得られた歯槽骨由来のHAOBをHAOB3;及び27歳の患者性から得られた歯槽骨由来のHAOBをHAOB4とそれぞれ表記する。 When the cells reached 80% confluence in the culture dish, the cells were released with PBS containing 0.25% trypsin / 1 mM EDTA to recover undifferentiated osteoblasts (HAOB) from human alveolar bone. In the tests shown below, HAOB obtained from cell fractions recovered after the fifth enzyme treatment was used. Since then, HAOB derived from alveolar bone obtained from a 66-year-old patient is HAOB1; HAOB derived from alveolar bone obtained from a 53-year-old patient is HAOB2; HAOB derived from alveolar bone obtained from a 52-year-old patient is used. HAOB3; and HAOB derived from alveolar bone obtained from a 27-year-old patient are referred to as HAOB4, respectively.
実施例2:歯槽骨由来の未分化骨芽細胞の増殖能の評価
実施例1で得られたHAOBを、MF培地(Toyobo, Tokyo, Japan)に、3×104cells/mlとなるように播種し、3日間おきに培地を交換することにより、70日間継代培養した。その間、HAOBのpopulation doubling(PD)を測定した。 Example 2: Evaluation of proliferative ability of undifferentiated osteoblasts derived from alveolar bone The HAOB obtained in Example 1 was placed in MF medium (Toyobo, Tokyo, Japan) so as to have a concentration of 3 × 10 4 cells / ml. The seeds were seeded and subcultured for 70 days by changing the medium every 3 days. During that time, HAOB population doubling (PD) was measured.
また、35PDのHAOB3をColcemid (Karyo Max; Gibco BRL; 100 ng/ml for 6 h)処理を行うことにより間期に誘導した。斯くして間期に誘導されたHAOB3(約50cells)に対して、Gバンド法にてHAOB3の染色体構造を解析した。更に、斯くして間期に誘導されたHAOB3に対して、SKY(Spectral Karyotyping)法にてHAOB3の染色体構造を解析した。 In addition, HAOB3 of 35PD was induced in interphase by treatment with Colcemid (Karyo Max; Gibco BRL; 100 ng / ml for 6 h). For HAOB3 (about 50 cells) induced in interphase, the chromosomal structure of HAOB3 was analyzed by the G band method. Furthermore, for HAOB3 thus induced in interphase, the chromosomal structure of HAOB3 was analyzed by the SKY (Spectral Karyotyping) method.
結果を図12に示す。図12のA)の結果から、中高年層の歯槽骨から得られたHAOB(HAOB1〜3)は、若年者の歯槽骨から得られたHAOB(HAOB4)と同等の増殖速度を示すことが確認された。また、図12のB)に示す、間期のHAOB3の染色体構造を解析した結果から、正常2倍体像が確認されたことから、HAOBは正常且つ安定な増殖能を備えていることが分かった。他のHAOBにおいても同様の結果が認められた。 The results are shown in FIG. From the results of A) in FIG. 12, it was confirmed that HAOB (HAOB1 to 3) obtained from the alveolar bone of middle-aged and elderly people showed the same growth rate as HAOB (HAOB4) obtained from the alveolar bone of young people. It was. In addition, from the results of analyzing the chromosomal structure of interphase HAOB3 shown in B) of FIG. 12, a normal diploid image was confirmed, indicating that HAOB has a normal and stable proliferative capacity. It was. Similar results were observed in other HAOBs.
実施例3:歯槽骨由来の未分化骨芽細胞の増殖特性の評価
実施例1で得られたHAOB3を2×104 cells/wellで96穴プレートに播種し、血清非添加のDulbecco's modified Eagle's medium (DMEM)で24 時間培養した後に、10ng/mlのbFGF、PDGFAA、PDGFABまたはPDGFBBを含むDMEM培地で96時間培養し、細胞増殖活性を評価した。また、コントロールとして、同様に、DMEM培地で培養後のHAOB3を、血清非添加のDMEM、20容量%FCSを含むDMEMまたはMF培地を用いて96時間培養して、細胞増殖活性を評価した。なお、細胞増殖活性は、Celltiter-Glo luminesescent cell viability assay (promega)を用い、業者指定の方法に従って測定した。 Example 3: Evaluation of Proliferative Characteristics of Undifferentiated Osteoblasts Derived from Alveolar Bone HAOB3 obtained in Example 1 was seeded in a 96-well plate at 2 × 10 4 cells / well, and Dulbecco's modified Eagle's medium without serum was added. After culturing in (DMEM) for 24 hours, the cells were cultured in DMEM medium containing 10 ng / ml bFGF, PDGFAA, PDGFAB or PDGFBB for 96 hours, and the cell proliferation activity was evaluated. As a control, HAOB3 after culturing in DMEM medium was similarly cultured in DMEM or MF medium containing serum-free DMEM and 20% by volume FCS for 96 hours to evaluate cell proliferation activity. The cell proliferation activity was measured using a Celltiter-Glo luminesescent cell viability assay (promega) according to a method specified by the vendor.
結果を図13に示す。図13の縦軸には、細胞増殖活性として、血清非添加のDMEMを用いて培養した場合の細胞数を1として算出した相対値を示す。この結果から、HAOBの増殖は、PDGFAA、PDGFABまたはPDGFBBを添加した場合に格段に向上しており、これらの増殖因子の存在下で培養することがHAOBの増殖に有効であることが明らかとなった。 The results are shown in FIG. The vertical axis of FIG. 13 shows the relative value of cell proliferation activity calculated with the number of cells when cultured using DMEM without serum added as 1. From this result, it was clarified that the growth of HAOB was remarkably improved when PDGFAA, PDGFAB or PDGFBB was added, and that culturing in the presence of these growth factors was effective for the growth of HAOB. It was.
実施例4:歯槽骨由来の未分化骨芽細胞の分化能の評価(In vitro)−1
培養皿に、実施例1で得られたHAOB3を3×104 cells/ml/cm2の濃度で2ml播種した後に、100nMデキサメタゾン、50μg/mlアルコルビン酸、10mM β−グリセロリン酸、及び100ng/ml rhBMP-2(Recombinant human bone morphogenetic protein-2)を含むMF培地(以下、rhBMP-2添加培地と表記する)1ml/cm2に交換し、培地を3日間おきに交換しながら9日間培養し、HAOB3の分化特性を評価した。また、比較として、rhBMP-2添加培地の代わりに、rhBMP-2を含まないこと以外は上記rhBMP-2添加培地と同組成の培地を用いて上記と同条件で培養を行い、HAOB3の分化特性を評価した。 Example 4: Evaluation of differentiation potential of undifferentiated osteoblasts derived from alveolar bone (In vitro) -1
After inoculating 2 ml of HAOB3 obtained in Example 1 in a culture dish at a concentration of 3 × 10 4 cells / ml /
更に、比較のために、ヒト表皮由来繊維芽細胞(HFF)(タカラバイオ株式会社)を上記と同条件で、hBMP-2添加培地またはMF培地で培養を行い、HFFの分化特性を評価した。 Furthermore, for comparison, human epidermis-derived fibroblasts (HFF) (Takara Bio Inc.) were cultured in hBMP-2-added medium or MF medium under the same conditions as above, and the differentiation characteristics of HFF were evaluated.
なお、本試験において、分化特性は、アルカリフォスファターゼ活性の測定、アリザリンレッド染色、骨芽細胞の分化マーカー(RUNX2、OSTERIX、OSTEOCALCIN(OCN)、BONE SIALOPROTEIN(BSP))の発現レベルの測定、及びOSTEOPONTIN(OPN)とOCNに対する抗体で免疫染色を行うことにより、評価した。これの具体的な測定条件は次の通りである。 In this study, the differentiation characteristics were measurement of alkaline phosphatase activity, Alizarin red staining, measurement of expression level of osteoblast differentiation markers (RUNX2, OSTERIX, OSTEOCALCIN (OCN), BONE SIALOPROTEIN (BSP)), and OSTEOPONTIN. It was evaluated by immunostaining with antibodies against (OPN) and OCN. The specific measurement conditions for this are as follows.
<アルカリフォスファターゼ活性の測定>
細胞を4%パラホルムアルデヒドで20分間固定した後に、0.1 mg/ml naphthol AS-MX phosphate(Sigma)、0.5% N-N dimethyl formamide (Sigma)、2 mM MgCl2、0.6 mg/ml Fast Blue BB salt(Sigma)を含む0.1M TRIS-HCl(pH 8.5)溶液で室温にて反応させることにより、アルカリフォスファターゼ活性を測定した。<Measurement of alkaline phosphatase activity>
After fixing the cells in 4% paraformaldehyde for 20 minutes, 0.1 mg / ml naphthol AS-MX phosphate (Sigma), 0.5% NN dimethyl formamide (Sigma), 2 mM MgCl2, 0.6 mg / ml Fast Blue BB salt (Sigma) Alkaline phosphatase activity was measured by reacting with 0.1 M TRIS-HCl (pH 8.5) solution containing.
<アリザリンレッド染色>
細胞を4%パラホルムアルデヒドで20分間固定した後に、2% alizarin red S (pH 6.4)(Sigma) で染色し、検出した。<Alizarin red dyeing>
Cells were fixed with 4% paraformaldehyde for 20 minutes and then stained with 2% alizarin red S (pH 6.4) (Sigma) for detection.
<骨芽細胞の分化マーカー発現レベルの測定>
細胞から全RNAを抽出し、PCR法によりRUNX2、OSTERIX、OCN、及びBSPの発現レベルを測定した。細胞から全RNAの抽出は、Isogen(Nippon Gene, Tokyo, Japan)を用いて業者指定の方法に従って実施した。cDNAは、1μg)の全RNAとreverse transcriptase(M-MLV reverse transcriptase, Invitrogen Corporation )を用いて作製した。また、mRNAの発現レベルは、Power SYBR Green PCR Master Mix (Applied Biosystems)を用いてAB 7300 Real-Time PCR System (Applied Biosystems)にて解析した。使用したプライマーの配列は以下の通りである。
OSTERIX (Forward primer : CTGAAGAATGGGTGGGGAAGG(配列番号1), reverse primer : GGCCTCTGTCCTCCTAGCTC(配列番号2))
RUNX2 (Forward primer : GAAACTCAACAGATTAACTATCGTTTGC(配列番号3), Reverse primer : GAATTTATCACAGATGGTCCCTAATGG(配列番号4))
OSTEOCALCIN (Forward primer : CACACTCCTCGCCCTATTGG(配列番号5), Reverse primer : TGCACCTTTGCTGGACTCTG(配列番号6))
BONE SIALOPROTEIN (Forward primer : CGAATACACGGGCGTCAATG(配列番号7), Reverse primer : GTAGCTGTACTCATCTTCATAGGC(配列番号8))
BMP2 (Forward primer : CCAGAAACGAGTGGGAAAAC(配列番号9), Reverse primer : AATTCGGTGATGGAAACTGC(配列番号10))
glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase(GAPDH) (Forward primer :AAGAGCACAAGAGGAAGAGAGAGAC(配列番号11)、Reverse primer : TTATTGATGGTACATGACAAGGTG(配列番号12))。<Measurement of osteoblast differentiation marker expression level>
Total RNA was extracted from the cells and the expression levels of RUNX2, OSTERIX, OCN, and BSP were measured by PCR. Extraction of total RNA from cells was performed using Isogen (Nippon Gene, Tokyo, Japan) according to the method specified by the vendor. cDNA was prepared using 1 μg) of total RNA and reverse transcriptase (M-MLV reverse transcriptase, Invitrogen Corporation). The expression level of mRNA was analyzed by AB 7300 Real-Time PCR System (Applied Biosystems) using Power SYBR Green PCR Master Mix (Applied Biosystems). The sequence of the primers used is as follows.
OSTERIX (Forward primer: CTGAAGAATGGGTGGGGAAGG (SEQ ID NO: 1), reverse primer: GGCCTCTGTCCTCCTAGCTC (SEQ ID NO: 2))
RUNX2 (Forward primer: GAAACTCAACAGATTAACTATCGTTTGC (SEQ ID NO: 3), Reverse primer: GAATTTATCACAGATGGTCCCTAATGG (SEQ ID NO: 4))
OSTEOCALCIN (Forward primer: CACACTCCTCGCCCTATTGG (SEQ ID NO: 5), Reverse primer: TGCACCTTTGCTGGACTCTG (SEQ ID NO: 6))
BONE SIALOPROTEIN (Forward primer: CGAATACACGGGCGTCAATG (SEQ ID NO: 7), Reverse primer: GTAGCTGTACTCATCTTCATAGGC (SEQ ID NO: 8))
BMP2 (Forward primer: CCAGAAACGAGTGGGAAAAC (SEQ ID NO: 9), Reverse primer: AATTCGGTGATGGAAACTGC (SEQ ID NO: 10))
glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) (Forward primer: AAGAGCACAAAGAGGAAGAGAGAGAC (SEQ ID NO: 11), Reverse primer: TTATTGATGGTACATGACAAGGTG (SEQ ID NO: 12)).
<OPNとOCNに対する抗体を用いた免疫染色>
細胞を4%パラホルムアルデヒドで固定後、OPNに対する抗体及びOCNに対する抗体で免疫染色を行い、OPNとOCNの発現量を測定した。<Immunostaining with antibodies against OPN and OCN>
After fixing the cells with 4% paraformaldehyde, immunostaining was performed with an antibody against OPN and an antibody against OCN, and the expression levels of OPN and OCN were measured.
結果を図14−1と図14−2に示す。図14−1のA)にアリザリンレッド染色結果(左)及びアルカリフォスファターゼ活性の測定結果(右)を示す。図14−1のA)の左図から明らかなように、HAOB3はhBMP-2添加培地(図中+)で培養することにより、アリザリンレッドによる染色が顕著に認められたことから、高い石灰化能力が発現していることが分かった。また、図14−1のA)の右図に示されるように、HAOB3はhBMP-2添加培地で培養することによって、骨形成の指標となるアルカリフォスファターゼ活性が著しく向上していることも確認された。一方、HFFでは、hBMP-2添加培地で培養しても、アリザリンレッドにより染色されず、アルカリフォスファターゼ活性も認められなかった。 The results are shown in FIGS. 14-1 and 14-2. A) of FIG. 14-1 shows the alizarin red staining result (left) and the measurement result of alkaline phosphatase activity (right). As is clear from the left figure of A) in FIG. 14-1, HAOB3 was highly calcified because the staining with alizarin red was remarkably observed by culturing in the hBMP-2 added medium (+ in the figure). It turned out that the ability was expressed. It was also confirmed that HAOB3 was significantly improved in alkaline phosphatase activity, which is an index of bone formation, by culturing in hBMP-2 added medium, as shown in the right figure of A) in FIG. 14-1. It was. On the other hand, in HFF, even when cultured in hBMP-2 added medium, it was not stained with alizarin red and no alkaline phosphatase activity was observed.
更に、図14−1のB)にRUNX2、OSTERIX、OCN及びBSPの発現レベルを測定した結果を示す。図14−1のB)では、各分化マーカーの発現量について、β-Actinの発現量を100とした相対値を示している。この結果からも、HAOB3はhBMP-2添加培地で培養することによって、RUNX2、OSTERIX、OCN及びBSPの発現レベルが上昇しており、骨形成能が発現されていることが確認された。一方、HFFでは、hBMP-2添加培地及びMF培地のいずれで培養しても、上記分化マーカーの発現は認められなかった。 Furthermore, B) of FIG. 14-1 shows the results of measuring the expression levels of RUNX2, OSTERIX, OCN and BSP. In B) of FIG. 14-1, the expression level of each differentiation marker is shown as a relative value with the expression level of β-Actin as 100. From this result, it was confirmed that the expression levels of RUNX2, OSTERIX, OCN and BSP were increased and the bone-forming ability was expressed by culturing HAOB3 in the hBMP-2-added medium. On the other hand, in HFF, the expression of the above differentiation marker was not observed in either the hBMP-2 added medium or the MF medium.
また、図14−2に、OPNとOCNに対する抗体を用いて免疫染色した結果を示す。図14−2から分かるように、rhBMP-2で刺激していないHAOB3はわずかながらOPN及びOCNを発現していたが、rhBMP-2で刺激したHAOB3ではOPN及びOCN抗体に強陽性の反応を示した。この結果からも、HAOBは、分化誘導前は未分化骨芽細胞の性質を示し、rhBMP-2刺激によりOPN陽性及びOCN陽性の骨芽細胞へと分化することが確認された。 In addition, FIG. 14-2 shows the results of immunostaining using antibodies against OPN and OCN. As can be seen from FIG. 14-2, HAOB3 not stimulated with rhBMP-2 slightly expressed OPN and OCN, but HAOB3 stimulated with rhBMP-2 showed a strongly positive reaction to OPN and OCN antibody. It was. From this result, it was confirmed that HAOB showed the properties of undifferentiated osteoblasts before the induction of differentiation, and differentiated into OPN-positive and OCN-positive osteoblasts by rhBMP-2 stimulation.
これらのことから、HAOBは未分化骨芽細胞から骨芽細胞へと良好に分化できること分かった。 From these facts, it was found that HAOB can successfully differentiate from undifferentiated osteoblasts to osteoblasts.
実施例5:歯槽骨由来の未分化骨芽細胞の分化能の評価(In vitro)−2
実施例1で得られたHAOB3を、MF培地(Toyobo, Tokyo, Japan)に、3×104cells/mlとなるように播種し、3日間おきに培地を交換しながら、29PDまで培養を行った。6PD、11PD、16PD、21PD、24PD及び29PDのHAOB3について、上記実施例4と同条件で、rhBMP-2添加培地で培養した後に、アリザリンレッド染色及び骨芽細胞の分化マーカー(RUNX2、OSTERIX、OCN、BSP)の発現レベルの測定を行った。 Example 5: Evaluation of differentiation potential of undifferentiated osteoblasts derived from alveolar bone (In vitro) -2
HAOB3 obtained in Example 1 was seeded in MF medium (Toyobo, Tokyo, Japan) so as to have a concentration of 3 × 10 4 cells / ml, and cultured to 29 PD while changing the medium every 3 days. It was. HAOB3 of 6PD, 11PD, 16PD, 21PD, 24PD and 29PD was cultured in rhBMP-2 supplemented medium under the same conditions as in Example 4 above, followed by alizarin red staining and osteoblast differentiation markers (RUNX2, OSTERIX, OCN). , BSP) expression level was measured.
結果を図15に示す。図15のA)にアリザリンレッド染色結果、B)にOCNの発現レベルを測定した結果、並びにC)にRUNX2、OSTERIX及びBSPの発現レベルを測定した結果を示す。図15のB)及びC)では、各分化マーカーの発現量について、β-Actinの発現量を100とした相対値を示している。図15から明らかなように、16PDのHAOB3であっても、骨形成能を十分に発現可能であり、骨芽細胞分化能を保持していた。 The results are shown in FIG. A) of FIG. 15 shows the result of alizarin red staining, B) shows the result of measuring the expression level of OCN, and C) shows the result of measuring the expression level of RUNX2, OSTERIX and BSP. B) and C) of FIG. 15 show relative values of the expression level of each differentiation marker with the expression level of β-Actin as 100. As is clear from FIG. 15, even with HAOB3 of 16PD, the bone forming ability could be sufficiently expressed and the osteoblast differentiation ability was retained.
このことからHAOBは骨芽細胞分化能、骨形成能を十分に有していることが確認された。 From this, it was confirmed that HAOB has sufficient osteoblast differentiation ability and bone formation ability.
実施例6:歯槽骨由来の未分化骨芽細胞の骨細胞への分化能の評価(In vitro)−3
培養皿に、実施例1で得られたHAOB3を3×104 cells/ml/cm2の濃度で播種した後に、100nMデキサメタゾン、50μg/mlアルコルビン酸、10mM β−グリセロリン酸、及び50, 100, 200, 500または1000ng/mlのrhBMP-2を含むMF培地に交換し、培地を3日間おきに交換しながら9日間培養し、HAOB3の分化特性を評価した。分化特性は、上記実施例4と同様の方法で、アルカリフォスファターゼ活性の測定、アリザリンレッド染色、及び骨芽細胞の分化マーカー(RUNX2、OSTERIX、OCN、BSP)の発現レベルの測定を行うことにより、評価した。 Example 6: Evaluation of the ability of undifferentiated osteoblasts derived from alveolar bone to differentiate into bone cells (In vitro) -3
HAOB3 obtained in Example 1 was seeded in a culture dish at a concentration of 3 × 10 4 cells / ml / cm 2 , followed by 100 nM dexamethasone, 50 μg / ml alcorbic acid, 10 mM β-glycerophosphate, and 50, 100, The cells were replaced with MF medium containing 200, 500 or 1000 ng / ml rhBMP-2 and cultured for 9 days while changing the medium every 3 days to evaluate the differentiation characteristics of HAOB3. Differentiation characteristics are determined by measuring alkaline phosphatase activity, alizarin red staining, and measuring the expression level of osteoblast differentiation markers (RUNX2, OSTERIX, OCN, BSP) in the same manner as in Example 4 above. evaluated.
また、比較として、大腿骨由来骨芽細胞(NHOst)(Lonza Walkersville Inc 、MD、USA)を用いて、上記と同条件で培養を行い、同様に分化特性を評価した。 For comparison, femur-derived osteoblasts (NHOst) (Lonza Walkersville Inc, MD, USA) were cultured under the same conditions as above, and their differentiation characteristics were evaluated in the same manner.
結果を図16に示す。図16のA)にアリザリンレッド染色結果(左)及びアルカリフォスファターゼ活性の測定結果(右)を示す。この結果から、HAOB3は、NHOstに比べて、アルカリフォスファターゼ活性に関しては両者共に同程度の活性が観察されたが、石灰化能力に関しては低濃度のrhBMP-2でアリザリンレッド染色陽性の石灰化物が形成されており、骨形成能を強く発現できることが確認された。 The results are shown in FIG. A) of FIG. 16 shows the alizarin red staining result (left) and the measurement result of alkaline phosphatase activity (right). From this result, HAOB3 was observed to have similar activity in terms of alkaline phosphatase activity as compared with NHOst, but in terms of calcification ability, alizarin red staining-positive calcification was formed at a low concentration of rhBMP-2. It was confirmed that the bone-forming ability can be strongly expressed.
また、図16のB)に100ng/mlのrhBMP-2で分化誘導したHAOB3とNHOstのRUNX2、OSTERIX及びBSPの発現レベルを測定した結果を示す。図16のB)では、各分化マーカーの発現量について、β-Actinの発現量を100とした相対値を示している。この結果からも、100ng/mlのrhBMP-2では、HAOB3は、NHOstに比べて強く分化誘導されており、骨形成能を強く発現できることが確認された。 In addition, B) of FIG. 16 shows the results of measuring the expression levels of HAOB3 and NHOst RUNX2, OSTERIX, and BSP induced to differentiate with 100 ng / ml rhBMP-2. In B) of FIG. 16, the expression level of each differentiation marker is shown as a relative value with the expression level of β-Actin as 100. From this result, it was confirmed that in 100 ng / ml rhBMP-2, HAOB3 was strongly induced to differentiate as compared with NHOst, and was able to strongly express bone-forming ability.
実施例7:歯槽骨由来の未分化骨芽細胞の分化能の評価(In vitro)−4
100nMデキサメタゾン、50μg/mlアルコルビン酸、10mM β−グリセロリン酸、及び100ng/ml rhBMP-2を含むMF培地に、HAOB3またはNHOstを3×104 cells/ml/cm2となる濃度で混合し、その0.5mlをカバーグラス上に添加した。これを5%CO2、37℃の条件下で72時間培養を行った。次いで、カバーグラス上から培養上清を取り除き、50% acetone/methanol溶液で2分間固定した後に、1mg/ml ウシアルブミンを含むPBSでブロッキングを行った。斯くしてブロッキングを行ったカバーグラス上の細胞に、抗OCNモノクローナル抗体(clone GluOC4-5、Takara、Tokyo、Japan)を作用させた後に、抗mouse alexa 488二次抗体(Invitrogen Corporation)と反応させることによりOCNを染色した。また、ブロッキングを行ったカバーグラス上の細胞に、抗OSTEOPONTIN(OPN)ポリクローナル抗体(O-17、IBL、Gunnma、Japan)を作用させた後に、抗rabbit alexa 555 二次抗体 (Invitrogen Corporation)と反応させることによりOPNを染色した。更に、ブロッキングを行ったカバーグラス上の細胞に対して、DAPI(4’,6-diamino-2-phenylindole)で核染色を行った。 Example 7: Evaluation of differentiation potential of undifferentiated osteoblasts derived from alveolar bone (In vitro) -4
HAOB3 or NHOst was mixed with MF medium containing 100 nM dexamethasone, 50 μg / ml alcorbic acid, 10 mM β-glycerophosphate, and 100 ng / ml rhBMP-2 at a concentration of 3 × 10 4 cells / ml / cm 2. 0.5 ml was added onto the cover glass. This was cultured for 72 hours under the conditions of 5% CO 2 and 37 ° C. Then, the culture supernatant was removed from the cover glass, fixed in 50% acetone / methanol solution for 2 minutes, and then blocked with PBS containing 1 mg / ml bovine albumin. The cells on the cover glass thus blocked are allowed to react with an anti-OCN monoclonal antibody (clone GluOC4-5, Takara, Tokyo, Japan) and then reacted with an anti-mouse alexa 488 secondary antibody (Invitrogen Corporation). This stained OCN. In addition, anti-OSTEOPONTIN (OPN) polyclonal antibody (O-17, IBL, Gunnma, Japan) was allowed to act on the blocked cells on the cover glass, and then reacted with anti-rabbit alexa 555 secondary antibody (Invitrogen Corporation). The OPN was stained by allowing it to stain. Furthermore, the cells on the blocked cover glass were subjected to nuclear staining with DAPI (4', 6-diamino-2-phenylindole).
斯くして染色された細胞を403nm, 488nm及び543nmのレーザー光線を用いた共焦点レーザー顕微鏡(LSM510; Carl Zeiss MicroImaging, Jena, Germany )にて観察した。 The cells thus stained were observed with a confocal laser scanning microscope (LSM510; Carl Zeiss MicroImaging, Jena, Germany) using laser beams at 403 nm, 488 nm and 543 nm.
結果を図17に示す。図17中、aには分化誘導したHAOB3のOPNを染色した結果、bには分化誘導したHAOB3のOCNを染色した結果、cにはaとbを重ね合わせた像、dには分化誘導したNHOstのOPNを染色した結果、eには分化誘導したNHOstのOCNを染色した結果、fにはdとeを重ね合わせた像を示す。この結果からも、分化誘導されたHAOB3は、全て抗OPN抗体と抗OCN抗体に陽性反応を示しており、OPNとOCNの発現の程度も、NHOst と比較して顕著に高いものであった。 The results are shown in FIG. In FIG. 17, a is the result of staining the OPN of the differentiated HAOB3, b is the result of staining the OCN of the differentiated HAOB3, c is the image of a and b superimposed, and d is the differentiation induction. As a result of staining the OPN of NHOst, e is the result of staining the OCN of NHOst which has been induced to differentiate, and f is an image in which d and e are superimposed. From this result, all of the differentiation-induced HAOB3 showed a positive reaction to the anti-OPN antibody and the anti-OCN antibody, and the expression level of OPN and OCN was also significantly higher than that of NHOst.
実施例8:歯槽骨由来の未分化骨芽細胞の分化特性の評価
培養皿に、実施例1で得られたHAOB3またはNHOstを3×104 cells/ml/cm2の濃度で播種した後に、100nMデキサメタゾン、50μg/mlアルコルビン酸、10mM β−グリセロリン酸、及び100ng/ml rhBMP-2を含むMF培地1ml/cm2に交換し、培地を3日間おきに交換しながら9日間培養した。培養9日後の細胞について、BMP-2の発現量をReal-Time PCR法により測定した。なお、細胞からのRNA採取及びcDNA合成は、上記実施例4と同じ手法で行った。RT−PCRはTakara EX taq (Takara 、Tokyo、Japan) を用い、業者指定の方法に従って行った。 Example 8: Evaluation of Differentiation Characteristics of Undifferentiated Osteoblasts Derived from Alveolar Bone After seeding HAOB3 or NHOst obtained in Example 1 at a concentration of 3 × 10 4 cells / ml / cm 2 in a culture dish, The cells were replaced with 1 ml / cm 2 of MF medium containing 100 nM dexamethasone, 50 μg / ml alcorbic acid, 10 mM β-glycerophosphate, and 100 ng / ml rhBMP-2, and the cells were cultured for 9 days while changing the medium every 3 days. The expression level of BMP-2 was measured by the Real-Time PCR method in the
結果を図18に示す。図18に示すように、HAOB3から分化誘導された細胞は、NHOstから分化誘導された細胞に比して200倍以上ものBMP-2を発現していた。この結果からも、HAOBは、NHOstとは明らかに異なる特徴を有していることが支持された。 The results are shown in FIG. As shown in FIG. 18, the cells induced to differentiate from HAOB3 expressed 200 times or more of BMP-2 as compared with the cells induced to differentiate from NHOst. This result also supports that HAOB has characteristics that are clearly different from those of NHOst.
実施例9:歯槽骨由来の未分化骨芽細胞に特異的な遺伝子の解析
歯槽骨由来の未分化骨芽細胞に特異的な遺伝子の発現を解析するために以下の試験を行った。 Example 9: Analysis of genes specific to undifferentiated osteoblasts derived from alveolar bone The following tests were performed to analyze the expression of genes specific to undifferentiated osteoblasts derived from alveolar bone.
実施例1で得られたHAOB1〜4を、MF培地(Toyobo, Tokyo, Japan)に、3×104cells/mlとなるように播種し、3日間おきに培地を交換しながら、35PDまで培養を行った。HAOB1 to 4 obtained in Example 1 were seeded in MF medium (Toyobo, Tokyo, Japan) so as to have a concentration of 3 × 10 4 cells / ml, and cultured to 35 PD while changing the medium every 3 days. Was done.
次いで、6PD、11PD、16PD、21PD、24PD、29PD及び35PDのHAOBから全RNAを抽出し、6PD及び35PDのHAOBにおける発現遺伝子の強度を分析した。発現遺伝子の強度は、約3,3000個の遺伝子の完全長のプローブを含むHT Human Genome U133 Array Plate Set(Gene Chip; Affymetrix,CA,U.S.A.)を用い、Affymetrix社のマニュアル[http://www.affymetrix.com/support/technical/index.affx]に従い行った。データ解析はGene Chip Operation System(Affymetrix CA,U.S.A.)、及びGeneSpringGX software (Silicon Genetics)を用いて行った。チップ間の染色性の変化を標準化するため,全ての遺伝子のチップ上における測定値の中央値の平均を採用した。また、特異値分解(SVD)を用いた主成分分析(PCA法)にてロウデータ及び対数変換したデータにおける固有ベクトルを作製した。(参考文献:Kami D,Shiojima I, Makino H, Matsumoto K,Takahashi Y, Ishii R, Naito AT,Toyoda M, Saito H, Watanabe M,Komuro I, Umezawa A: Gremlin enhances the determined path to cardiomyogenesis, PLoS ONE,3:e2407.2008) Then, total RNA was extracted from HAOBs of 6PD, 11PD, 16PD, 21PD, 24PD, 29PD and 35PD, and the intensities of expressed genes in HAOBs of 6PD and 35PD were analyzed. The intensity of the expressed gene is determined by using the HT Human Genome U133 Array Plate Set (Gene Chip; Affymetrix, CA, USA) containing a full-length probe of about 3,3000 genes, and the Affymetrix manual [http: // www. I followed .affymetrix.com/support/technical/index.affx]. Data analysis was performed using the Gene Chip Operation System (Affymetrix CA, U.S.A.) and GeneSpringGX software (Silicon Genetics). In order to standardize the change in stainability between chips, the average of the median measurements of all genes on the chips was adopted. In addition, eigenvectors for raw data and logarithmically transformed data were prepared by principal component analysis (PCA method) using singular value decomposition (SVD). (References: Kami D, Shiojima I, Makino H, Matsumoto K, Takahashi Y, Ishii R, Naito AT, Toyota M, Saito H, Watanabe M, Komuro I, Umezawa A: Gremlin enhances the determined path to cardiomyogenesis, PLoS ONE , 3: e2407.2008)
また、比較のために、ヒト表皮由来線維芽細胞(HFF)(タカラバイオ株式会社)、ヒト骨肉腫細胞(MG63)(理研バイオリソースセンター)、及び大腿骨由来骨芽細胞(NHOst)(Lonza Walkersville Inc 、MD、USA)についても、同様に発現遺伝子の強度を分析した。 For comparison, human epidermis-derived fibroblasts (HFF) (Takara Bio Co., Ltd.), human osteosarcoma cells (MG63) (RIKEN BioResource Center), and femur-derived osteoblasts (NHOst) (Lonza Walkersville Inc.) , MD, USA), the intensity of the expressed gene was analyzed in the same manner.
PCA解析の結果、PDの増加に伴い、発現が低下する遺伝子群の存在が判明した。これらの遺伝子中から特にHAOBにおいて高発現している遺伝子をスクリーニングし、リアルタイムPCRにより遺伝子の発現量の測定を行った。その結果を図19のA)に示す。図19のA)では、各遺伝子の発現量について、β-Actinの発現量を100とした相対値を示している。図19のA)に示されるように、STMN2、NEBL、及びMGPが6PDのHAOBでは高発現しているが、35PDのHAOB3では殆ど発現していないことを確認した。 As a result of PCA analysis, it was found that there is a group of genes whose expression decreases as PD increases. Among these genes, genes highly expressed in HAOB were screened, and the expression level of the genes was measured by real-time PCR. The result is shown in A) of FIG. In A) of FIG. 19, the expression level of each gene is shown as a relative value with the expression level of β-Actin as 100. As shown in A) of FIG. 19, it was confirmed that STMN2, NEBL, and MGP were highly expressed in HAOB of 6PD, but hardly expressed in HAOB3 of 35PD.
HAOB3の6PDにおいて、これらの遺伝子発現と骨マーカー遺伝子であるRUNX2、OSTERIX、OSTEOCALCIN及びBSPの遺伝子発現量をリアルタイムPCRにより測定した。その結果を図19のB)に示す。図19のB)では、各遺伝子の発現量について、β-Actinの発現量を100とした相対値を示している。図19のB)に示されるように、STMN2、NEBL及びMGPの発現量が明らかに高い値であった。また、図19のC)に示すように、HAOB3の6PDと35PDにおける遺伝子変化率を解析した結果、OCNが最も高い変化率を示した。しかしながら、OCNは6PDでの発現量が少ないため、HAOBの識別マーカーとしては適していないと考えられる。 In 6PD of HAOB3, the expression of these genes and the gene expression levels of the bone marker genes RUNX2, OSTERIX, OSTEOCALCIN and BSP were measured by real-time PCR. The result is shown in B) of FIG. In B) of FIG. 19, the expression level of each gene is shown as a relative value with the expression level of β-Actin as 100. As shown in B) of FIG. 19, the expression levels of STMN2, NEBL and MGP were clearly high. Moreover, as shown in C) of FIG. 19, as a result of analyzing the gene change rate of HAOB3 in 6PD and 35PD, OCN showed the highest change rate. However, since the expression level of OCN in 6PD is low, it is considered that it is not suitable as a marker for distinguishing HAOB.
次に、ヒト表皮由来繊維芽細胞(HFF)、ヒト骨肉腫細胞(MG63)、大腿骨由来骨芽細胞(NHOst)及びPD6のHAOB1〜4におけるSTMN2、NEBL及びMGPの発現量をリアルタイムPCRで測定した。なお、リアルタイムPCRで使用したプライマーの配列は以下の通りである。 Next, the expression levels of STMN2, NEBL and MGP in HAOB1-4 of human epidermis-derived fibroblasts (HFF), human osteosarcoma cells (MG63), femur-derived osteoblasts (NHOst) and PD6 were measured by real-time PCR. did. The primer sequences used in real-time PCR are as follows.
STMN2 (Forward primer :acgtctgcaggaaaaggaga(配列番号13)、Reverse primer : acgatgtagtcgccgtctct(配列番号14))
NEBL(Forward primer : cattcccaaggctatggcta(配列番号15)、Reverse primer : acgatgtagtcgccgtctct(配列番号16))
MGP(Forward primer :cgcttcctgaagtagcgatt(配列番号17)、Reverse primer : ccctcagcagagatggagag(配列番号18))
得られた結果を図20に示す。図20では、各遺伝子の発現量について、β-Actinの発現量を100とした相対値を示している。図20から分かるように、HAOBにおいて明らかに高いSTMN2、NEBL及びMGPの発現が観察された。STMN2 (Forward primer: acgtctgcaggaaaaggaga (SEQ ID NO: 13), Reverse primer: acgatgtagtcgccgtctct (SEQ ID NO: 14))
NEBL (Forward primer: cattcccaaggctatggcta (SEQ ID NO: 15), Reverse primer: acgatgtagtcgccgtctct (SEQ ID NO: 16))
MGP (Forward primer: cgcttcctgaagtagcgatt (SEQ ID NO: 17), Reverse primer: ccctcagcagagatggagag (SEQ ID NO: 18))
The obtained results are shown in FIG. FIG. 20 shows relative values of the expression level of each gene with the expression level of β-Actin as 100. As can be seen from FIG. 20, clearly high expression of STMN2, NEBL and MGP was observed in HAOB.
以上の結果より、STMN2、NEBL及びMGPの発現がHAOBの特異的マーカーになり得ることが確認された。 From the above results, it was confirmed that the expression of STMN2, NEBL and MGP can be a specific marker for HAOB.
実施例10:担体の作製
実施例10−1
次の手順に従い担体を製造した。クロロホルムにポリ-L-乳酸(PLLA)(商品名RESIMER L206s、Evonik Rohm GmbH社製)を10wt% となるように溶解した後、得られた溶液に、PLLAに対して0.5〜13wt%の重量のゼラチン(商品名メディゼラチン、ニッピ社製)を溶解したホルムアミド溶液を5〜25vol%となるように添加して混合しポリマー溶液を調製した。調製したポリマー溶液をシリンジから吐出しつつ、1000V/cmの電場を印可することで、エレクトロスピニングにより紡糸し、コレクター(対電極)上に捕集することで綿状の成形体を形成した。 Example 10: Preparation of carrier
Example 10-1
The carrier was produced according to the following procedure. After dissolving poly-L-lactic acid (PLLA) (trade name: RESIMER L206s, manufactured by Evonik Rohm GmbH) in chloroform to a concentration of 10 wt%, the resulting solution contains 0.5 to 13 wt% by weight based on PLLA. A formamide solution in which gelatin (trade name: Medigelatin, manufactured by Nippi Co., Ltd.) was dissolved was added in an amount of 5 to 25 vol% and mixed to prepare a polymer solution. While discharging the prepared polymer solution from a syringe, an electric field of 1000 V / cm was applied to spin the polymer solution by electrospinning, and the polymer solution was collected on a collector (counter electrode) to form a cotton-like molded product.
なお、ゼラチンのホルムアミド溶液の添加量が5vol%より小さい場合で且つゼラチンの添加量が1.3wt%より小さい場合には、綿状の成形体が得られなかった。また、ゼラチンのホルムアミド溶液の添加量が多すぎると、混合して得られるポリマー溶液の粘性が高くなりすぎて、エレクトロスピニングを行うことが困難になる。前記条件においてゼラチンのホルムアミド溶液の添加量がおおむね25vol%以下であれば、エレクトロスピニングを良好に実施することが可能で、綿状の形成体の製造が可能であった。 When the amount of gelatin added to the formamide solution was less than 5 vol% and the amount of gelatin added was less than 1.3 wt%, a cotton-like molded product could not be obtained. Further, if the amount of the formamide solution of gelatin added is too large, the viscosity of the polymer solution obtained by mixing becomes too high, and it becomes difficult to perform electrospinning. When the amount of gelatin in the formamide solution added was about 25 vol% or less under the above conditions, electrospinning could be carried out satisfactorily, and a cotton-like formed product could be produced.
次に、ポリマー溶液の組成を変更せずに電場の条件を1000V/cmから2000V/cmに変更するか、あるいは、電場の条件を変えずに、前記ポリマー溶液を、クロロホルムにPLLAを10wt%となるように溶解した後、N,N-ジメチルホルムアミドを1.1vol%になるように添加して混合して得たポリマー溶液に切り替えて、得られた綿状の成形体に対してエレクトロスピニングを行うことで、綿状の成形体上に被覆層(形状安定化層)を形成した。被覆層の厚みが2〜3μmとなるように綿状の成形体の表面(上面及び下面)に被覆層を形成した。被覆層を施された綿状の繊維成形体を嵩密度がおよそ0.003g/cm3になるように調整して成形処理を行い、再生医療用の細胞培養担体とした。これを担体1(綿状担体)とした。担体1のモデル図は図4で表わされる。Next, change the electric field conditions from 1000 V / cm to 2000 V / cm without changing the composition of the polymer solution, or change the polymer solution to chloroform with 10 wt% PLLA without changing the electric field conditions. After dissolving so as to be, N, N-dimethylformamide was added so as to be 1.1 vol%, and the mixture was switched to a polymer solution obtained by mixing, and electrospinning was performed on the obtained cotton-like molded product. As a result, a coating layer (shape stabilizing layer) was formed on the cotton-like polymer. A coating layer was formed on the surface (upper surface and lower surface) of the cotton-like molded product so that the thickness of the coating layer was 2 to 3 μm. The cotton-like fiber molded body coated with the coating layer was adjusted to have a bulk density of about 0.003 g / cm 3 and subjected to molding treatment to prepare a cell culture carrier for regenerative medicine. This was designated as carrier 1 (cotton-like carrier). A model diagram of
なお、嵩密度は、前記成形処理後の被覆層を付した繊維成形体は、全体として実質的に直方体であり、その縦、横、厚みを測定して体積を算出するとともに、ウルトラミクロ天秤にてその重量を秤量し、重量を体積で除することにより算出した。
実施例10−2
実施例10−1においてクロロホルムにPLLAを10wt%となるように溶解した後、N,N-ジメチルホルムアミドを1.1vol%になるように、ゼラチンを溶解したN,N-ジメチルホルムアミド溶液を添加して混合したポリマー溶液を用いた以外は、同様に紡糸、捕集することにより、布状に繊維を形成し、所定の厚み(80μm程度)の繊維形成体を形成し、該繊維形成体の嵩密度を0.21g/cm3に調整した。これを担体2(不織布状担体)とした。担体2の嵩密度は前述と同様にして算出した。As for the bulk density, the fiber molded body to which the coating layer after the molding process is attached is substantially a rectangular parallelepiped as a whole, and the volume is calculated by measuring the length, width, and thickness thereof, and the ultra-micro balance is used. It was calculated by weighing the weight and dividing the weight by the volume.
Example 10-2
In Example 10-1, after dissolving PLLA in chloroform to a concentration of 10 wt%, an N, N-dimethylformamide solution in which gelatin was dissolved was added so as to a concentration of N, N-dimethylformamide to 1.1 vol%. By spinning and collecting in the same manner except that a mixed polymer solution was used, fibers were formed into a cloth shape to form a fiber-forming body having a predetermined thickness (about 80 μm), and the bulk density of the fiber-forming body was obtained. Was adjusted to 0.21 g / cm 3. This was designated as carrier 2 (nonwoven fabric-like carrier). The bulk density of
実施例10−3
実施例10−1においてクロロホルムにPLLAを10wt%となるように溶解した後、エレクトロスピニングの条件を2000V/cmの電場へと変更して同様に紡糸、捕集することにより、布状に繊維を形成し、所定の厚み(80μm程度)の繊維形成体を形成し、該繊維形成体の嵩密度を0.21g/cm3に調整した。これを担体3(不織布状担体)とした。担体3の嵩密度は前述と同様にして算出した。 Example 10-3
After dissolving PLLA in chloroform to a concentration of 10 wt% in Example 10-1, the electrospinning conditions were changed to an electric field of 2000 V / cm, and the fibers were spun and collected in the same manner to form a cloth-like fiber. It was formed to form a fiber-forming body having a predetermined thickness (about 80 μm), and the bulk density of the fiber-forming body was adjusted to 0.21 g / cm 3. This was designated as carrier 3 (nonwoven fabric-like carrier). The bulk density of the
実施例10−4
前記実施例10−1と同様の手順で綿状の成形体(低密度層)を形成する途中で、ポリマー溶液を前記実施例10−2で用いたN,N-ジメチルホルムアミドを1.1vol%になるように添加して混合したポリマー溶液に切り替えて前記実施例10−2と同様に紡糸、捕集することにより、布状の高密度層を形成し(高密度層の厚みは5〜20μm)、次いで前記実施例10−1で用いたポリマー溶液に切り替えて実施例10−1と同様に紡糸、捕集することにより、綿状の成形体と布状の形成体との粗密構造を有する構造体を形成した。得られた構造体に、実施例10−1と同様に被覆層を形成した後、嵩密度を0.0035g/cm3に調整して成形処理を行い、担体を得た。これを担体4(粗密構造担体)とした。調整後の高密度層の嵩密度は0.21g/cm3、低密度層の嵩密度は0.003g/cm3であった。 Example 10-4
While forming the cotton-like molded product (low density layer) by the same procedure as in Example 10-1, the N, N-dimethylformamide used in Example 10-2 was reduced to 1.1 vol% of the polymer solution. A cloth-like high-density layer was formed by switching to the polymer solution added and mixed so as to be, and spinning and collecting in the same manner as in Example 10-2 (the thickness of the high-density layer is 5 to 20 μm). Then, by switching to the polymer solution used in Example 10-1 and spinning and collecting in the same manner as in Example 10-1, a structure having a coarse and dense structure of a cotton-like molded body and a cloth-like formed body. Formed a body. After forming a coating layer on the obtained structure in the same manner as in Example 10-1, the bulk density was adjusted to 0.0035 g / cm 3 and molding treatment was performed to obtain a carrier. This was designated as carrier 4 (coarse and dense structure carrier). The bulk density of the high-density layer after adjustment was 0.21 g / cm 3 , and the bulk density of the low-density layer was 0.003 g / cm 3 .
また、前記実施例10−1で用いたポリマー溶液と前記実施例10−2で用いたポリマー溶液を交互に切り替えながら積層することで成形体内部に複数の低密度層と高密度層を含む粗密構造を有する担体を形成することも可能であった。例えば、高密度層(高密度層の厚みは5〜20μm)を3層形成して、前記実施例10−1と同様に被覆層を形成した後、高さが5mmとなるように低密度層と共に成形処理を行うことで、内部に約1.25mmの間隔で高密度層が形成された、嵩密度が0.0043g/cm3にある担体を製造することが可能であった。調整後の高密度層及び低密度層の嵩密度は前述と同様にいずれも0.0001〜0.25g/cm3の範囲にあった。Further, by laminating the polymer solution used in Example 10-1 and the polymer solution used in Example 10-2 while alternately switching, the molded product contains a plurality of low-density layers and high-density layers. It was also possible to form a carrier with a structure. For example, three high-density layers (thickness of the high-density layer is 5 to 20 μm) are formed to form a coating layer in the same manner as in Example 10-1, and then a low-density layer having a height of 5 mm. By performing the molding process together with this, it was possible to produce a carrier having a bulk density of 0.0043 g / cm 3 in which high-density layers were formed at intervals of about 1.25 mm. The bulk density of the adjusted high-density layer and low-density layer was in the range of 0.0001 to 0.25 g / cm 3 as described above.
なお、この場合、綿状の成形体(低密度層)を構成する繊維は、平均径0.5〜20μmの疎水性ポリマーを含む繊維の内部に、10〜1000nmの親水性ポリマーを含む繊維を形成し、疎水性ポリマーを含む繊維の表面の少なくとも一部が親水性ポリマーで被覆されている状態にあり、高密度層はこのような状態になかった。 In this case, the fibers constituting the cotton-like molded body (low density layer) form fibers containing a hydrophilic polymer having an average diameter of 0.5 to 20 μm inside the fibers containing a hydrophobic polymer having an average diameter of 0.5 to 20 μm. At least a part of the surface of the fiber containing the hydrophobic polymer was coated with the hydrophilic polymer, and the high density layer was not in such a state.
実施例10−5
前記実施例10−1と同様の手順で綿状の成形体(低密度層)を形成する途中で、エレクトロスピニングの条件を1000V/cm から2000V/cmの電場へ変更して同様に紡糸、捕集することにより布状の高密度層を形成し、次いで再度1000V/cmの条件へ変更して同様に紡糸、捕集することにより、綿状の成形体(低密度層)と布状の形成体(高密度層)との粗密構造を有する構造体を形成した。得られた構造体に、実施例10−1と同様に被覆層を形成した後、嵩密度を0.0035g/cm3に調整して成形処理を行い、厚み10mm程度の担体を得た。これを担体5(粗密構造担体)とした。調整後の高密度層及び低密度層の嵩密度は前述と同様にいずれも0.0001〜0.25g/cm3の範囲にあった。 Example 10-5
While forming a cotton-like molded body (low density layer) in the same procedure as in Example 10-1, the electrospinning condition was changed from 1000 V / cm to an electric field of 2000 V / cm, and spinning and trapping were performed in the same manner. A cloth-like high-density layer is formed by collecting, and then the condition is changed to 1000 V / cm again, and the cotton-like molded body (low-density layer) and cloth-like are formed by spinning and collecting in the same manner. A structure having a coarse and dense structure with the body (high density layer) was formed. After forming a coating layer on the obtained structure in the same manner as in Example 10-1, the bulk density was adjusted to 0.0035 g / cm 3 and molding treatment was performed to obtain a carrier having a thickness of about 10 mm. This was designated as carrier 5 (coarse and dense structure carrier). The bulk density of the adjusted high-density layer and low-density layer was in the range of 0.0001 to 0.25 g / cm 3 as described above.
エレクトロスピニングの条件を1000V/cm と2000V/cmの電場に交互に切り替えながら積層することで成形体内部に複数の粗密構造を有する担体を形成することも可能であった。例えば、高密度層(高密度層の厚みは0.5〜20μm)を3層形成して、実施例10−1と同様に被覆層を形成した後、高さが5mmとなるように低密度層と共に成形処理を行うことで、内部に約1.25mmの間隔で高密度層が形成された、嵩密度が0.0043g/cm3にある担体を製造することが可能であった。調整後の高密度層及び低密度層の嵩密度は前述と同様にいずれも0.0001〜0.25g/cm3の範囲にあった。It was also possible to form a carrier having a plurality of coarse and dense structures inside the compact by laminating while alternately switching the electrospinning conditions to an electric field of 1000 V / cm and 2000 V / cm. For example, three high-density layers (thickness of the high-density layer is 0.5 to 20 μm) are formed to form a coating layer in the same manner as in Example 10-1, and then together with the low-density layer so that the height becomes 5 mm. By performing the molding process, it was possible to produce a carrier having a bulk density of 0.0043 g / cm 3 in which high-density layers were formed at intervals of about 1.25 mm. The bulk density of the adjusted high-density layer and low-density layer was in the range of 0.0001 to 0.25 g / cm 3 as described above.
なお、この場合、平均径0.5〜20μmの疎水性ポリマーを含む繊維の内部に、平均径10〜1000nmの親水性ポリマーを含む繊維を形成し、疎水性ポリマーを含む繊維の表面の少なくとも一部が親水性ポリマーで被覆されている状態の繊維が高密度層を含む成形体全体に形成されていた。 In this case, the fiber containing the hydrophilic polymer having an average diameter of 10 to 1000 nm is formed inside the fiber containing the hydrophobic polymer having an average diameter of 0.5 to 20 μm, and at least a part of the surface of the fiber containing the hydrophobic polymer is formed. The fibers coated with the hydrophilic polymer were formed on the entire molded body including the high-density layer.
実施例11:担体における細胞培養
細胞培養
前述の担体5(実施例10−5、粗密構造担体)を1×1cm2に切り出し(すなわち、縦1cm、横1cm、高さ(厚み)1cm程度)、70wt %エタノールに浸漬して滅菌処理を行った後、24穴プレートの各ウェルに静置し、すぐにPBS(-)で洗浄後、MF培地で置換した。その後、HAOB3を1×105cells/担体で(すなわち切り出した担体の上部へ)播種し、CO2インキュベーターで37 ℃の条件で14日間インキュベーションし、WST8法(テトラゾリウム塩WST-8は細胞内脱水素酵素により還元され、水溶性のホルマザンを生成する。細胞数と生成するホルマザンの量は直線的な比例関係にあることから、このホルマザンの450nmの吸光度を直接測定することにより、生細胞数を計測できる。)により経時的に吸光度をVERSAMax(Molecular devices社製)を用いて測定し、細胞の増殖を調べた。担体5に代えて担体2(実施例10−2、すなわち縦横1×1cm2、高さ80μm程度)を用いた以外は同様にして実験を行った。また、比較例として、従来の再生医療において担体として使用されているコラーゲンスポンジ(商品名コラーゲンスポンジ、新田ゼラチン社製)を用いる以外は前記担体5と同様にしてHAOBを播種し、インキュベーションした。 Example 11: Cell culture on a carrier
Cell culture The above-mentioned carrier 5 (Example 10-5, coarse-dense structure carrier) was cut into 1 × 1 cm 2 (that is,
結果
結果を図21に示す。図21から明らかなように、培養後1〜4日後にコラーゲンスポンジにおける細胞増殖が著しい結果となった。しかし、培養7日目以降に担体5において著しい増殖傾向を示し、培養14日後には、担体5において顕著な細胞増殖が認められ、一方で、コラーゲンスポンジでは有意な細胞増殖は認められなかった。担体2では、培養後1〜4日後に細胞増殖が著しい結果となり、培養14日後においても顕著な細胞増殖が認められた。 Results The results are shown in FIG. As is clear from FIG. 21, cell proliferation in the collagen sponge resulted in
このことから、担体5は、歯槽骨由来の未分化骨芽細胞の増殖に適する担体であることが確認された。また、担体2も歯槽骨由来の未分化骨芽細胞の増殖に有用であることが確認された。
From this, it was confirmed that the
実施例12:担体における骨芽細胞分化
分化
実施例11と同様にして担体5にHAOB3を1×105cells/担体で播種し、HAOBと担体の複合物を作製した。得られた複合物におけるHAOBの骨芽細胞への分化について、骨芽細胞分化の指標としてアルカリフォスファターゼの活性度を染色によって評価した。具体的には、得られた複合物を、10mmol/l β−グリセロリン酸、50μg/ml アスコルビン酸、100nmol/l デキサメタゾンを含むMF培地(東洋紡社製)で37℃、5%CO2存在下で培養し、経時的に10wt%ホルムアルデヒドで30分間固定し、アルカリフォスファターゼ染色剤で5分間染色した。 Example 12: Osteoblast differentiation on carriers
Differentiation In the same manner as in Example 11 , HAOB3 was seeded on the carrier 5 at 1 × 105 cells / carrier to prepare a composite of HAOB and the carrier. Regarding the differentiation of HAOB into osteoblasts in the obtained complex, the activity of alkaline phosphatase was evaluated by staining as an index of osteoblast differentiation. Specifically, the obtained complex was subjected to MF medium (manufactured by Toyobo Co., Ltd.) containing 10 mmol / l β-glycerophosphate, 50 μg / ml ascorbic acid, and 100 nmol / l dexamethasone at 37 ° C. in the presence of 5% CO 2. The cells were cultured, fixed with 10 wt% formaldehyde for 30 minutes, and stained with an alkaline phosphatase stain for 5 minutes.
また、担体5に代えて担体2(実施例10−2)を用いた以外は同様にして実験を行った。
結果
アルカリフォスファターゼ活性の変化を示した結果を図22に示す。図22から明らかなように、担体5では培養3日目よりアルカリフォスファターゼ陽性になり、培養7日、14日、21日で上昇することが確認された。一方、担体2では、培養7日以降でアルカリフォスファターゼ染色が陽性になった。このため、いずれにおいても歯槽骨由来の未分化骨芽細胞を骨芽細胞へ分化できることが確認された。なお、担体2と比較すると、担体5において分化速度が速かったことから、担体5によれば、歯槽骨由来の未分化骨芽細胞を一層効率良く骨芽細胞へ分化できることが確認された。Further, the experiment was carried out in the same manner except that the carrier 2 (Example 10-2) was used instead of the
Results The results showing changes in alkaline phosphatase activity are shown in FIG. As is clear from FIG. 22, it was confirmed that the
実施例13:担体における石灰化誘導
実施例11と同様にして担体2及び5にHAOBを1×105cells/担体で播種し、HAOBと担体の複合物をそれぞれ作製した。得られた複合物におけるHAOBの石灰化物産生を評価するためにアリザリンレッド染色を行った。具体的には、得られた複合物を、10mmol/l β−グリセロリン酸、50μg/ml アスコルビン酸、100nmol/l デキサメタゾンを含むMF培地(東洋紡社製)で37℃、5%CO2存在下で培養し、経時的に10wt%ホルムアルデヒドで30分間固定し、2% Alizarin red S(アリザリンレッドS、和光純薬工業社製)を用いて5分間染色した。 Example 13 Analogously to calcification derived Example 11 in carrier seeded HAOB the
結果
アリザリンレッド染色によってカルシウム沈着の経時的な変化を図23に示す。担体2及び4のいずれにおいても石灰化物沈着が観察された。特に、図23から明らかなように、担体2では、培養14日目以降になって石灰化物沈着が観察されるが、担体5ではこれよりも早期に石灰化物沈着が観察された。このことから、歯槽骨由来の未分化骨芽細胞と複合物を形成することで、担体5は石灰化物沈着を効率良く誘導できることが確認された。 Results The change over time in calcium deposition by alizarin red staining is shown in FIG. Deposition of calcification was observed on both
このことから、特に担体5と歯槽骨由来の未分化骨芽細胞の複合物は、骨欠損部に移植することによって効率良く骨欠損を改善できる複合物であることが確認された。
From this, it was confirmed that the complex of the
実施例14:遺伝子解析
実施例13の培養後、複合物における遺伝子発現を調べるために Real time PCR法により定量化した。具体的には、前述の実施例13に従い各期間培養後、複合物からIsogenを用い製造業者の推奨する方法に従いtotal RNAを抽出した。1μgのtotal RNAから逆転写酵素M-MLVを用いてcDNAを合成した。その後、硬組織形成関連遺伝子群であるオステリックス、I型コラーゲン、Runt-related transcription factor 2 (Runx2)、オステオカルシン、骨シアロプロテインのmRNA発現量をReal time PCR法により定量した。また、定量的解析を補正するために内部標準としてGAPDH(Glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase)を用いた。反応条件は95℃、3分反応後に95℃、15秒、55℃、30秒、72℃、30秒を1サイクルとして45サイクル行った。製造業者の推奨するΔΔCT法によりサンプルのGAPDH mRNA発現量で補正し、各mRNA発現量の変化を算出した。 Example 14: Gene analysis After culturing Example 13, gene expression in the complex was quantified by real-time PCR. Specifically, after culturing for each period according to Example 13 described above, total RNA was extracted from the complex using Isogen according to the method recommended by the manufacturer. CDNA was synthesized from 1 μg of total RNA using reverse transcriptase M-MLV. Then, the mRNA expression levels of the hard tissue formation-related genes, osteolix, type I collagen, Runt-related transcription factor 2 (Runx2), osteocalcin, and bone sialoprotein, were quantified by the real-time PCR method. In addition, GAPDH (Glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase) was used as an internal standard to correct the quantitative analysis. The reaction conditions were 95 ° C., 3 minutes after the reaction, and 45 cycles were performed with 95 ° C., 15 seconds, 55 ° C., 30 seconds, 72 ° C., and 30 seconds as one cycle. The change in each mRNA expression level was calculated by correcting the GAPDH mRNA expression level of the sample by the ΔΔCT method recommended by the manufacturer.
結果
複合物の石灰化関連遺伝子の発現変化を示した結果を図24に示す。図24から明らかなように、培養14日目までは担体2及び5では各遺伝子群の発現に顕著な差は認められなかった。一方、培養21日目以降に、担体5は優位にオステリックス、オステオカルシン、骨シアロプロテインといった、石灰化を誘導する硬組織関連遺伝子群が高発現することが観察された。 Results The results showing changes in the expression of calcification-related genes in the complex are shown in FIG. As is clear from FIG. 24, no significant difference was observed in the expression of each gene group between
このことからも、担体5と歯槽骨由来の未分化骨芽細胞の複合物は、骨欠損部に移植することによって効率良く骨欠損を改善できる複合物であることが確認された。
From this, it was confirmed that the complex of the
これらのことから、本発明の担体は細胞培養操作等に耐えうる十分な性能を有しながらも、歯槽骨由来の未分化骨芽細胞の増殖、骨芽細胞への分化、石灰化を効率良く実施できることが確認された。これにより、大型の骨欠損を伴う重症歯周病の再生をはじめとする従来技術では成し得なかった骨組織の効率良い再生が可能になる。 From these facts, the carrier of the present invention efficiently proliferates undifferentiated osteoblasts derived from alveolar bone, differentiates into osteoblasts, and calcifies, while having sufficient performance to withstand cell culture operations and the like. It was confirmed that it could be carried out. This enables efficient regeneration of bone tissue, which could not be achieved by conventional techniques, such as regeneration of severe periodontal disease accompanied by a large bone defect.
実施例15:担体の作製
実施例15−1
実施例10−1と同様にして、綿状の成形体(低密度層)及び被覆層を形成した。このようにして得た成形体を嵩密度がおよそ0.0032g/cm3(厚み2mm程度)となるよう圧縮し45℃以上で加熱して成形処理を行い、担体を得た。これを担体6とした。 Example 15: Preparation of carrier
Example 15-1
A cotton-like molded body (low density layer) and a coating layer were formed in the same manner as in Example 10-1. The molded product thus obtained was compressed to a bulk density of about 0.0032 g / cm 3 (thickness of about 2 mm) and heated at 45 ° C. or higher to perform a molding treatment to obtain a carrier. This was designated as
なお、担体6を構成する繊維は、疎水性ポリマーの繊維の内部に親水性ポリマーの繊維が形成された構造を有し、該構造を有する複合繊維内部で親水性ポリマーの繊維が3次元網目構造を形成していた。担体6では、このように親水性ポリマーの繊維が互いに接合することによって、複合繊維に捩じれ構造が形成されており、複合繊維同士の接触が制御されていた。また、担体6は図5と同様の被覆層を有していた。
The fibers constituting the
実施例15−2
紡糸時間を実施例15−1の2倍とする以外は前記実施例15−1と同様にして綿状の成形体(低密度層)を形成し、次いで、同様に被覆層を形成した。このようにして得た成形体を嵩密度がおよそ0.0048g/cm3(厚み2mm程度)となるよう調整して成形処理を行い、担体を得た。これを担体7とした。担体7も、担体6に認められた前記3次元網目構造を形成していた。また、担体7も図5と同様の被覆層を有していた。 Example 15-2
A cotton-like molded body (low density layer) was formed in the same manner as in Example 15-1 except that the spinning time was twice that of Example 15-1, and then a coating layer was formed in the same manner. The molded product thus obtained was adjusted to have a bulk density of about 0.0048 g / cm 3 (thickness of about 2 mm) and subjected to molding treatment to obtain a carrier. This was used as
実施例15−3
紡糸時間を実施例15−1の3倍とする以外は前記実施例15−1と同様にして、綿状の成形体(低密度層)を形成し、次いで同様に被覆層を形成した。このようにして得た成形体を嵩密度がおよそ0.0064g/cm3(厚み2mm程度)となるよう調整して成形処理を行い、担体を得た。これを担体8とした。担体8も、担体6に認められた前記3次元網目構造を形成していた。また、担体8も図5と同様の被覆層を有していた。 Example 15-3
A cotton-like molded body (low density layer) was formed in the same manner as in Example 15-1 except that the spinning time was three times that of Example 15-1, and then a coating layer was formed in the same manner. The molded product thus obtained was adjusted to have a bulk density of about 0.0064 g / cm 3 (thickness of about 2 mm) and subjected to molding treatment to obtain a carrier. This was designated as
実施例15−4
被覆層を片面しか形成させない以外は実施例15−2と同様にして得た担体7’を被覆層が外側(一方の被覆層が上表面、他方の被覆層が下表面)になるように2つ上下に重ねたのち、前述と同様に成形処理し、嵩密度0.0096g/cm3、厚み2mm程度の担体を得た。これを担体9とした。担体9も、担体6に認められた前記3次元網目構造を形成していた。また、担体9も図5と同様の被覆層を有していた。 Example 15-4
The carrier 7'obtained in the same manner as in Example 15-2 except that the coating layer is formed on only one side so that the coating layer is on the outside (one coating layer is the upper surface and the other coating layer is the lower surface) 2 After stacking them one above the other, they were molded in the same manner as described above to obtain a carrier having a bulk density of 0.0096 g / cm 3 and a thickness of about 2 mm. This was designated as
実施例15−5
被覆層を片面しか形成させない以外は実施例15−3で得た担体8’を被覆層が外側になるように前述と同様に2つ上下に重ねたのち、前述と同様にして成形処理し、嵩密度0.0192g/cm3、厚み2mmの担体を得た。これを担体10とした。担体10も、担体6に認められた前記3次元網目構造を形成していた。また、担体10も図5と同様の被覆層を有していた。 Example 15-5
The carriers 8'obtained in Example 15-3 were laminated one above the other in the same manner as described above so that the coating layer was on the outside, except that the coating layer was formed on only one side, and then molded in the same manner as described above. A carrier having a bulk density of 0.0192 g / cm 3 and a thickness of 2 mm was obtained. This was designated as
実施例16:担体における細胞培養
細胞培養
前記担体6〜10及び担体2をそれぞれ縦1cm2×横1cm2に切り出し(厚みは前述の各値)、実施例11と同様に、70wt %エタノールに浸漬して滅菌処理を行った後、24穴プレートの各ウェルに静置し、すぐにPBS(-)で洗浄後、MF培地で置換した。その後、HAOB3を1×103cells/担体で播種して複合物をそれぞれ作製し、CO2インキュベーターで37 ℃の条件で1、4、7日間培養した。次いで、実施例11と同様にしてWST8法(Cell Counting Kit-8、同仁化学研究所製)により経時的に吸光度を測定し、細胞の増殖を調べた。 Example 16: Cell culture on a carrier
Cell culture The
結果
結果を図25に示す(縦軸は吸光度を示す)。図25から明らかなように、いずれの担体においても細胞の増殖が認められた。なお、担体2と比較すると、担体6〜10では7日間という培養初期において、細胞増殖が抑えられていた。 Results The results are shown in FIG. 25 (the vertical axis shows the absorbance). As is clear from FIG. 25, cell proliferation was observed on all carriers. Compared with the
実施例17:担体における骨芽細胞分化及び石灰化
分化
前記担体6〜10及び担体2をそれぞれ縦1cm2×横1cm2に切り出し、実施例16と同様の手順でMF培地を用いてHAOB3を1×104cells/担体で播種し、HAOBと担体の複合物をそれぞれ作製した。得られた複合物におけるHAOBの骨芽細胞への分化について、骨芽細胞分化の指標としてアルカリフォスファターゼの活性度を染色によって評価した。具体的には、得られた複合物を、10mmol/l β−グリセロリン酸、50μg/ml アスコルビン酸, 100nmol/l デキサメタゾンを含むMF培地(東洋紡社製)で37℃、 5%CO2存在下で1、2、3週間培養し、経時的に10wt%ホルムアルデヒドで30分間固定し、アルカリフォスファターゼ染色剤(N-N dimethl formamid、Naphthol AS-MX phosphate、Fast blue BB salt、MgCl2を含む1M tris-HCl)で5分間染色した。 Example 17: Osteoblast differentiation and calcification on the carrier
Cut differentiation the
石灰化
前記実施例17と同様の手順でMF培地を用いてHAOB3を1×104cells/担体で播種し、HAOBと担体の複合物をそれぞれ作製した。得られた複合物におけるHAOBの石灰化物産生を評価するためにアリザリンレッド染色を行った。具体的には、得られた複合物を、前記実施例13と同様にして1、2、3週間培養し、経時的に10wt% ホルムアルデヒドで30分間固定し、2% Alizarin red Sを用いて染色した。なお、コントロールとして、HAOB3を播種していない各担体を用いる以外は前述と同様にして試験を行った。 Calcification HAOB3 was seeded with 1 × 10 4 cells / carrier using MF medium in the same procedure as in Example 17 to prepare a complex of HAOB and a carrier, respectively. Alizarin red staining was performed to assess the calcification production of HAOB in the resulting complex. Specifically, the obtained complex was cultured for 1, 2 to 3 weeks in the same manner as in Example 13, fixed with 10 wt% formaldehyde for 30 minutes over time, and stained with 2% Alizarin red S. did. The test was conducted in the same manner as described above except that each carrier on which HAOB3 was not seeded was used as a control.
結果
結果を図26に示す。
図26から明らかなように、いずれの担体においてもアルカリフォスファターゼが陽性になり分化が認められた。また、これらの中でも、担体2と比較して、担体6〜10においてより分化速度が速かった。このことから、担体6〜10によれば、担体2と比較して、歯槽骨由来の未分化骨芽細胞を一層効率良く骨芽細胞へ分化できることが確認された。また、特に、担体8〜10、更には担体9及び10においてより効率良く歯槽骨由来の未分化骨芽細胞を骨芽細胞へ分化できることが確認された。 Results The results are shown in FIG.
As is clear from FIG. 26, alkaline phosphatase was positive and differentiation was observed in all carriers. Among these,
また、図26から明らかなように、いずれの担体においても石灰化物沈着が観察された。また、これらのなかでも、担体2と比較して、担体6〜10においてより早期に望ましい石灰化物沈着が観察された。なお、細胞を播種することなく石灰化誘導した担体を染色したところ、細胞を播種した担体と比較して、有意な染色は認められなかった(図26の下から2段目の各写真)。このことから、細胞を播種した前記担体において認められた石灰化は細胞由来(すなわち複合物由来)であることが確認された。
Further, as is clear from FIG. 26, calcification was observed on all the carriers. In addition, among these, desirable calcification was observed earlier in
このことから、歯槽骨由来の未分化骨芽細胞と複合物を形成することで、担体6〜10は石灰化物沈着を一層効率良く誘導できることが確認された。また、特に、担体8〜10、更には担体9及び10においてより効率良く石灰化物沈着を誘導できることが確認された。
From this, it was confirmed that
これにより、このような担体と歯槽骨由来の未分化骨芽細胞の複合物は、骨欠損部に移植することによって効率良く骨欠損を改善できる複合物であることが示唆された。 This suggests that such a complex of carrier and undifferentiated osteoblasts derived from alveolar bone can efficiently improve bone defect by transplanting to the bone defect portion.
実施例18:in vivoにおける骨再生
骨再生
担体10を縦1cm2×横1cm2に切り出し、前記実施例17と同様にしてHAOB3を1×4cellsを播種して複合物を作製した。次いで、骨分化誘導培地(ビタミンC、デキサメサゾン、βグリセロリン酸、BMP2を含むMF培地)で1週間培養を行った。培養後、免疫不全症マウス(SCIDマウス)の皮下に移植した。移植4週間後に摘出した組織片(移植した担体を含む組織)をヘマトキシリン・エオジン染色(HE染色)し、その形態を観察した。
具体的には、前記組織片を10wt%ホルムアルデヒド24時間固定し、80wt%メタノールとクロロホルムで脱脂した。次いで、10wt%ギ酸で24時間脱灰し水洗し通法に従いエタノールで脱水処理後レモゾールに置換し、パラフィンで透徹を行った。包埋して得た試料の5μmの薄切切片を作成し、HE染色を行った。HE染色は、レモゾール、エタノールで脱パラフィン後、細胞核をヘマトキシレン、細胞質をエオジンで染色することにより行い、エタノールで脱水、レモゾールで透徹封入して組織観察を行った。
なお、コントロールとして、HAOB3を播種していない担体10を用いる以外は前述と同様にして、骨再生について観察を行った。 Example 18: Bone regeneration in vivo
The
Specifically, the tissue piece was fixed with 10 wt% formaldehyde for 24 hours and degreased with 80 wt% methanol and chloroform. Then, it was decalcified with 10 wt% formic acid for 24 hours, washed with water, dehydrated with ethanol according to a conventional method, replaced with remozole, and permeated with paraffin. A 5 μm slice of the sample obtained by embedding was prepared and stained with HE. HE staining was performed by deparaffinizing with remozole and ethanol, then staining the cell nucleus with hematoxylen and eosin, dehydrating with ethanol, and transparently encapsulating with remozole for tissue observation.
As a control, bone regeneration was observed in the same manner as described above except that the
結果
図27に結果を示す。図から明らかなように、HAOB3を播種していない担体10と比較して(図27の右写真)、HAOB3を播種した担体10を用いた場合(図27の左写真)は、担体への血管侵入と担体周囲への骨芽細胞様細胞を伴う骨様構造物の形成(写真の矢印部分)が観察された。このことから、骨形成が認められた前記複合物は、生体内での骨再生に有用であることが確認された。
これらの実施例の結果から、前記担体によれば、未分化骨芽細胞の長期培養が可能であることが分かった。
また、担体2を用いた場合と比較して、担体5〜10を用いた場合は、その複合物を7日間培養した場合に、すなわち培養初期に、未分化骨芽細胞の増殖が抑制された。また、担体2を用いた場合と比較して、担体5〜10を用いた場合は、複合物において未分化骨芽細胞の骨細胞への分化誘導や石灰化誘導が促進された。このことから、担体2よりも、担体5〜10は未分化骨芽細胞の骨芽細胞への分化誘導や石灰化誘導をより効率良く促進できることが確認された。これらの中でも、担体8〜10、更に担体9及び10、特に担体10では歯槽骨由来の未分化骨芽細胞の骨芽細胞への分化誘導や石灰化誘導を一層効率良く促進できた。これらのことから、前記担体5〜10、特に担体8〜10、更に担体9及び10、更に特に担体10は、歯槽骨由来の未分化骨芽細胞からの骨再生に一層有用であることが分かった。 Results Figure 27 shows the results. As is clear from the figure, when the
From the results of these examples, it was found that the carrier enables long-term culture of undifferentiated osteoblasts.
In addition, compared with the case of using the
本発明によれば、歯槽骨由来の未分化骨芽細胞を担体において効率良く増殖及び/または分化できる。また、本発明によれば、歯槽骨由来の未分化骨芽細胞に由来する骨組織を簡便に、効率良く製造できる。本発明によれば、実用可能な程度に骨組織を再生できる。 According to the present invention, undifferentiated osteoblasts derived from alveolar bone can be efficiently proliferated and / or differentiated on a carrier. Further, according to the present invention, bone tissue derived from undifferentiated osteoblasts derived from alveolar bone can be easily and efficiently produced. According to the present invention, bone tissue can be regenerated to a practical extent.
1:綿状の低密度層
1’:任意成分を含有する綿状の低密度層
1”:ポリマーの組成が異なる綿状の低密度層
2:被覆層(形状安定化層)
3:高密度層
3’:任意成分を含有する、または、ポリマーの組成が異なる、あるいはそれらの両方の
特徴を有する高密度層
4及び4’:内部構造や組成が異なる担体1: Cotton-like low-density layer 1': Cotton-like low-density layer 1'containing arbitrary components: Cotton-like low-density layer with different polymer composition 2: Coating layer (shape stabilizing layer)
3: High-density layers 3': High-
Claims (9)
ここで、該担体は3次元網目構造を有する繊維成形物であり、
該繊維成形物の嵩密度は0.0001〜0.25g/cm3であり、
該繊維成形物を構成する繊維は、生体適合性の疎水性ポリマーと生体適合性の親水性ポリマーとを含有する複合繊維を含み、
該複合繊維が、該疎水性ポリマーの繊維の内部に該親水性ポリマーの繊維が形成された構造を有し、
該親水性ポリマーの繊維が該複合繊維内部で3次元網目構造を形成し、該親水性ポリマーの繊維が互いに接合することにより、該複合繊維に捩じれ構造を形成して該複合繊維同士の接触を制御している
(ここで、該複合物は、β−TCP(β−リン酸三カルシウム)、α−TCP(α−リン酸三カルシウム)、HA(ハイドロキシアパタイト)、DCPD(第二リン酸カルシウム)、OCP(オクタカルシウムフォスフェート)、4CP(テトラカルシウムフォスフェート)、アルミナ、ジルコニア、カルシウムアルミネート(CaO−Al 2 O 3 )、アルミノシリケート(Na 2 O−Al 2 O 3 −SiO 2 )、生体活性化ガラス、石英及び炭酸カルシウムからなる群より選択される少なくとも1種の骨補填材を含有するものを除く)。 Complex of undifferentiated osteoblasts derived from alveolar bone and carrier:
Here, the carrier is a fiber molded product having a three-dimensional network structure.
The bulk density of the fiber molded product is 0.0001 to 0.25 g / cm 3 .
The fibers constituting the fiber molded product include composite fibers containing a biocompatible hydrophobic polymer and a biocompatible hydrophilic polymer.
The composite fiber has a structure in which the fiber of the hydrophilic polymer is formed inside the fiber of the hydrophobic polymer.
The fibers of the hydrophilic polymer form a three-dimensional network structure inside the composite fiber, and the fibers of the hydrophilic polymer are bonded to each other to form a twisted structure in the composite fiber to bring the composite fibers into contact with each other. Controlling
(Here, the complex is β-TCP (β-tricalcium phosphate), α-TCP (α-tricalcium phosphate), HA (hydroxyapatite), DCPD (second calcium phosphate), OCP (octacalcium). phosphate), 4CP (tetra calcium phosphate), alumina, zirconia, calcium aluminate (CaO-Al 2 O 3) , aluminosilicate (Na 2 O-Al 2 O 3 -SiO 2), bioactive glass, quartz And those containing at least one bone filling material selected from the group consisting of calcium carbonate) .
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