Regamet の 3D プリント軟骨スキャフォールドは、変形性関節症の治療と研究に役立ちます

出典: APG Bio LTD

変形性関節症（OA）は、高齢者に最も多く発生する一般的な整形外科疾患です。この病気には有効な治療法はなく、炎症や痛みを軽減したり、外科的矯正や人工関節置換術などによって症状を緩和したりコントロールしたりするしかありません。 OAの治療においては、若いドナーの軟骨を幹細胞の供給源として関節を修復したり、細胞を増殖させて軟骨細胞に分化させて半月板を修復したりするなど、継続的なブレークスルーが見られるものの、OAの治療に大きな進歩は見られません。

この記事はメキシコ国立医学研究所のチームによるもので、2023年9月発行の『Applied Sciences』誌に掲載されました。この記事では、著者らは羊のモデルと 3D バイオプリンティング技術を使用して、OA 治療の新しい方法を探求しました。

実験方法
1. 間葉系幹細胞（MSC）の調製：
3 匹の羊が選択され、幹細胞の増殖を刺激するために顆粒球コロニー刺激因子が皮下注射されました。幹細胞が所定のレベルに達した後、動物から血液を採取し、密度勾配遠心分離とフローサイトメトリーによる分類によって間葉系幹細胞を収集します。
2. 軟骨スキャフォールド3Dプリント：
ポリ乳酸を原料として、REGEMAT 3D の Bio V1 3D バイオプリンティングシステムを使用して 2 つの異なる軟骨足場構造を印刷しました (図 1)。

図 1. 軟骨スキャフォールドの 3D プリント。 (A) REGEMAT 3Dバイオプリンティングシステム (B) 印刷プロセスの側面図 (C) 軟骨スキャフォールド (D) インプラントコンポーネントの概要 (E) 横方向インプラントモデル (F) 外部および内部関節インプラントのモデル3. スキャフォールドの移植:
MSC とともに培養された 3D プリントされたスキャフォールドは、羊の胸骨領域の皮膚の下 1 cm に移植され (細胞を含むスキャフォールドのみが移植された) (外側移植グループ)、関節切開によって関節の外側と内側に配置され (それぞれ細胞を含むスキャフォールドと細胞を含まないスキャフォールドが移植された) (関節内および関節外移植グループ)、その後、動物の体内で 3 か月または 6 か月間培養されました。

4. 免疫蛍光法による検証：
動物に移植し培養したスキャフォールドを取り出し、骨関連マーカー（RUNX2、OPN）と軟骨関連マーカー（COL2A1、アグリカン、SOX9）の発現レベルを免疫蛍光染色により検証し、正常動物組織の発現レベルと比較した。

実験結果<br /> 免疫蛍光染色により、軟骨マーカー（SOX9、アグリカン、COL2A1）が関節内インプラントで共通して発現していることが明らかになりました。正常な軟骨組織の陽性対照と比較して、発現レベルが大幅に増加しており、MSC が軟骨形成を促進することを示しています。

図 2. 3 か月後の横方向に移植されたスキャフォールドの免疫蛍光特性 (核は DAPI で染色、赤いマーカーは異なる軟骨マーカー - COL2A1、アグリカン、SOX9 を示します)
一方、関節内インプラント中のさまざまな代表因子のレベルも、関節外インプラントと比較して有意に増加しました。さらに、関節は軟骨の発達に最も適した環境であり、細胞は周囲の細胞に影響を与える特定のエクソソームや微小小胞を移動・分泌することができ、損傷刺激後に間葉系幹細胞が直接天然の軟骨細胞に分化して損傷組織の修復に役立つ可能性もあります。

概要<br /> 著者らは、さまざまな時点と移植部位でスキャフォールドの詳細な実験分析を実施し、インプラント内の前分化 MSC の存在が 3 か月と 6 か月での骨特異的マーカーの発現の決定要因であることを確認しました。さらに、関節微小環境は軟骨インプラント上の軟骨の分化と成長に寄与し、インプラントの移植時期も軟骨の発達に影響を及ぼす可能性があります。これは、OA の将来の治療に新たなアイデアをもたらします。
詳細については、全文リンクをご覧ください。

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