JP2003180819A - 移植用材料及び細胞保持担体 - Google Patents

移植用材料及び細胞保持担体

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JP2003180819A
JP2003180819A JP2001384446A JP2001384446A JP2003180819A JP 2003180819 A JP2003180819 A JP 2003180819A JP 2001384446 A JP2001384446 A JP 2001384446A JP 2001384446 A JP2001384446 A JP 2001384446A JP 2003180819 A JP2003180819 A JP 2003180819A
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Mitsuo Ochi
光夫 越智
Katsura Sugawara
桂 菅原
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 移植部位と同等の物性・形状を有し移植後早
期に生着させることができる。 【解決手段】 ドナーの半月板を摘出し、無菌的に−8
0℃で凍結保存した。これを細胞保持担体として利用す
る直前に、凍結半月板を解凍した後、針状の治具を用い
て細胞が湿潤しやすいように多孔を形成し、これを細胞
保持担体とした。レシピエントの脛骨から得た骨髄細胞
を用いて細胞懸濁液を調製し、この細胞懸濁液を先の細
胞保持担体に滴下して細胞保持担体内部へ湿潤・生着さ
せ培養することにより、細胞を増殖させると共に基質を
産生させて移植用材料を作製した。この移植用材料をレ
シピエントに移植したところ、短期間で生着した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、所定の移植部位へ
移植する移植用材料及びその移植用材料の一部をなす細
胞保持担体に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、細胞培養技術の進歩により、ポリ
マー等の高分子材料で作製された担体(Scaffol
d)に細胞を播種した移植用材料が作製可能となってい
る。このような移植用材料としては、例えば、生体外
(in vitro)での培養処理によって、細胞を増
殖させたり、タンパク質や多糖類などの基質を産生させ
て細胞外マトリクスを形成させたりした後に移植する形
態のものや、あるいは移植後の生体内(in viv
o)で担体を足場として細胞を増殖させることによっ
て、治療を可能とする形態のものが案出されている。
【0003】一方、米国などでは死体から得られる組織
が、そのまま移植用材料として利用されている。この場
合、患者自身の細胞が、遊走、湿潤し、やがて生着する
ことにより、患部が治癒される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高分子
材料等の人工材料で作製した担体では、移植先の組織と
同等の物性・形状を有するものを作製することは困難で
ある。例えば、半月板に人工材料を適用した際において
は、関節軟骨の変性、繊維化組織の増生、炎症等の症状
が観察された、との報告とともに、コラーゲン等の生体
材料でも同様であった旨、報告されている(M.A.S
weigart et al,Tissue Engi
neering 7(2),pp111−129(20
01))。このように、半月板等では、生体適合性が良
く、使用に耐え得る移植用材料の開発には、未だ至って
いないのが現状である。
【0005】一方、死体組織をそのまま利用した移植用
材料では、物性的な問題は存在しないが、移植後から細
胞の生着までには時間がかかるため、治癒までに時間が
かかるという問題を抱えている。
【0006】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、移植部位と同等の物性・形状を有し移植後早期に
生着させることのできる移植用材料を提供することを目
的の一つとする。また、この移植用材料の一部をなす細
胞保持担体を提供することを目的の一つとする。
【0007】
【課題を解決するための手段、発明の実施の形態及び発
明の効果】上記目的の少なくとも一つを解決するため、
下記の発明を完成するに至った。
【0008】本発明の第1は、所定の移植部位へ移植す
る移植用材料であって、体組織から入手した前記所定の
移植部位と同種の組織構造物に該組織構造物の形状を維
持したまま抗原性抑制処理を施して得た細胞保持担体
に、前記所定の移植部位に応じた細胞が保持されたもの
である。
【0009】この移植用材料では、体組織から入手した
所定の移植部位と同種の組織構造物を細胞保持担体とし
て利用しているため、移植部位と同等の物性・形状を有
している。また、組織構造物に抗原抑制処理が施されて
いるため、移植後に拒絶反応が起こりにくい。更に、移
植先に応じた細胞を保持しているため、移植後細胞が早
期に生着しやすい。したがって、この移植用材料によれ
ば、移植部位と同等の物性・形状を有し移植後早期に生
着させることができる。
【0010】なお、「所定の移植部位に応じた細胞」と
は、所定の移植部位に存在する細胞と同様の細胞のほ
か、所定の移植部位に存在する細胞になり得る細胞(例
えばES細胞や間葉系細胞等)も含む意である。
【0011】この移植用材料において、前記組織構造物
は、死体組織から入手したものであることが好ましい。
この場合、組織構造物を生体組織から入手する場合に比
べて入手しやすい。また、移植先が人間であれば、人間
の死体組織か、その移植先の物性・形状が人間に似てい
る動物の死体組織から組織構造物を入手するのが好まし
い。
【0012】この移植用材料において、前記組織構造物
は、細胞外マトリクスによって組織構造体を構成してい
るものであることが好ましく、骨、半月板、靱帯、腱、
神経又は硝子軟骨であることがより好ましく、半月板、
靱帯又は硝子軟骨であることが特に好ましい。これらの
部位は高分子材料等の人工材料での作製が困難であるの
で、本発明を適用する意義が大きい。
【0013】この移植用材料において、前記抗原性抑制
処理としては、凍結処理、加熱処理などが挙げられる
が、対象となる組織構造物の種類に応じて使い分けるこ
とが好ましい。例えば、半月板や靭帯の場合、凍結処理
が好ましく、骨の場合は、加熱処理が好ましい。この場
合、体組織から入手した組織構造物に細胞が付着してい
たとしても、これらの処理により死滅させることができ
るため、容易に抗原性を抑制できる。
【0014】この移植用材料において、前記細胞保持担
体は、孔を多数有していることが好ましく、その孔径は
50〜500μm、特に80〜200μmであることが
好ましい。この細胞保持担体に細胞を保持させる際に細
胞懸濁液を利用する場合には、細胞保持担体が多数の孔
を有していた方が湿潤しやすく、細胞培養を良好に行う
ことができる。また、多孔率が高過ぎる場合や、孔が大
き過ぎる場合には、細胞保持担体の機械的強度が失われ
る可能性がある為、これを考慮して設定することが好ま
しい。
【0015】この移植用材料において、前記細胞は、移
植先の患者自身の自家細胞であることが好ましい。この
場合、移植を受けた患者に拒絶反応が起きにくいため、
早期に細胞が生着する。
【0016】この移植用材料において、前記細胞は、骨
芽細胞、軟骨細胞、筋細胞及びこれらの前駆細胞並びに
間葉系幹細胞からなる群より選ばれた少なくとも1つで
あることが好ましい。これらの細胞は、細胞外マトリク
スを形成する基質を多く産生して組織構造体を形成する
細胞又はその前駆細胞であるので、本発明を適用するの
に相応しい。
【0017】この移植用材料において、前記細胞保持担
体には、前記所定の移植部位に応じた細胞と該細胞が産
生した基質とが保持されていることが好ましい。この場
合、移植先に応じた細胞のほか、その細胞が産生した基
質も保持しているため、移植後細胞が一層早期に生着し
やすい。なお、このような基質を細胞保持担体に保持す
るには、例えば、細胞保持担体に細胞を播種又は保持し
たあとこの細胞を培養すればよい。
【0018】また、上記移植用材料を作製する方法とし
ては、体組織から入手した前記所定の移植部位と同種の
組織構造物に該組織構造物の形状を維持したまま抗原性
抑制処理を施して得た細胞保持担体に、前記所定の移植
部位に応じた細胞を保持させることにより移植用材料を
得るものである。この製法によれば、移植部位と同等の
物性・形状を有し移植後早期に生着させることができる
移植用材料を作製できる。この製法において、前記組織
構造物は、死体組織から入手したものであることが好ま
しく、また、骨、半月板、靱帯、腱、神経又は硝子軟骨
であることが好ましく、半月板、靱帯又は硝子軟骨であ
ることが特に好ましい。また、前記抗原性抑制処理とし
ては、凍結処理、加熱処理などが挙げられるが、対象と
なる組織構造物の種類に応じて使い分けることが好まし
い。例えば、半月板や靭帯の場合、凍結処理が好まし
く、骨の場合は、加熱処理が好ましい。更に、前記細胞
保持担体は、孔を多数有していることが好ましく、その
孔径は50〜500μm、特に80〜200μmである
ことが好ましい。更にまた、前記細胞は、移植先の患者
自身の自家細胞であることが好ましく、骨芽細胞、軟骨
細胞、筋細胞及びこれらの前駆細胞並びに間葉系幹細胞
からなる群より選ばれた少なくとも1つであることが好
ましい。そしてまた、前記細胞保持担体には、前記所定
の移植部位に応じた細胞と該細胞が産生した基質とを保
持させることが好ましい。なお、これらが好ましい理由
については、既に述べた通りであるが、例えば、細胞保
持担体に細胞を播種又は保持させた後、培養工程を設け
ることで、細胞を増殖させると共に基質を産生させ、細
胞保持担体に保持させることができる。また、培養工程
に併せて、分化誘導工程を設けることで、各前駆細胞や
間葉系幹細胞を所望の細胞に分化させ、基質を産生させ
ることも可能である。
【0019】本発明の第2は、所定の移植部位へ移植す
る移植用材料の一部をなす細胞保持担体であって、体組
織から入手した前記所定の移植部位と同種の組織構造物
に該組織構造物の形状を維持したまま抗原性抑制処理を
施して得たものである。この細胞保持担体では、体組織
から入手した所定の移植部位と同種の組織構造物を利用
しているため、移植部位と同等の物性・形状を有してい
る。また、抗原抑制処理が施されているため、移植後に
拒絶反応が起こりにくく生着率が高い。したがって、こ
の細胞保持担体によれば、移植用材料のうち細胞を保持
させる足場として用いるのに適している。
【0020】この細胞保持担体において、前記組織構造
物は、死体組織から入手したものであることが好まし
い。この場合、組織構造物を生体組織から入手する場合
に比べて入手しやすい。また、移植先が人間であれば、
人間の死体組織か、その移植先の物性・形状が人間に似
ている動物の死体組織から組織構造物を入手するのが好
ましい。
【0021】この細胞保持担体において、前記組織構造
物は、細胞外マトリクスによって組織構造体を構成して
いるものであることが好ましく、骨、半月板、靱帯、
腱、神経又は硝子軟骨であることがより好ましく、半月
板、靱帯又は硝子軟骨であることが特に好ましい。これ
らの部位は高分子材料等の人工材料での作製が困難であ
るので、本発明を適用する意義が大きい。
【0022】この細胞保持担体において、前記抗原性抑
制処理は、凍結処理、加熱処理などが挙げられるが、対
象となる組織構造物の種類に応じて使い分けることが好
ましい。例えば、半月板や靭帯の場合、凍結処理が好ま
しく、骨の場合は、加熱処理が好ましい。この場合、体
組織から入手した組織構造物に細胞が付着していたとし
ても、これらの処理により死滅させることができるた
め、容易に抗原性を抑制できる。
【0023】この細胞保持担体は、孔を多数有している
ことが好ましく、その孔径は50〜500μm、特に8
0〜200μmであることが好ましい。この細胞保持担
体は、細胞培養時に使用されるものであるが、その細胞
培養時には通常、細胞懸濁液を細胞保持担体に湿潤させ
るため、多数の孔を有していた方が湿潤しやすい。な
お、組織構造物に多数の孔をあけるのは、抗原性抑制処
理の前又は後のいずれであってもよい。
【0024】この細胞保持担体は、生体外で細胞を培養
する担体として使用することが好ましい。この場合、こ
の細胞保持担体には細胞が増殖すると共にその細胞によ
って基質が産生される。
【0025】また、上記移植用材料の一部をなす細胞保
持担体を作製する方法としては、体組織から入手した前
記所定の移植部位と同種の組織構造物に該組織構造物の
形状を維持したまま抗原性抑制処理を施すことにより細
胞保持担体を得るものである。この製法によれば、移植
用材料のうち細胞を保持させる足場として用いるのに適
した細胞保持担体を作製できる。この製法において、前
記組織構造物は、死体組織から入手したものであること
が好ましく、また、骨、半月板、靱帯、腱、神経又は硝
子軟骨であることが好ましく、半月板、靱帯又は硝子軟
骨であることが特に好ましい。また、前記抗原性抑制処
理としては、凍結処理、加熱処理などが挙げられるが、
対象となる組織構造物の種類に応じて使い分けることが
好ましい。例えば、半月板や靭帯の場合、凍結処理が好
ましく、骨の場合は、加熱処理が好ましい。更に、前記
組織構造物は、抗原性抑制処理の前又は後に多数の孔を
あけることが好ましく、その孔径は50〜500μm、
特に80〜200μmであることが好ましい。更にま
た、前記細胞は、移植先の患者自身の自家細胞であるこ
とが好ましく、骨芽細胞、軟骨細胞、筋細胞及びこれら
の前駆細胞並びに間葉系幹細胞からなる群より選ばれた
少なくとも1つであることが好ましい。そしてまた、前
記細胞保持担体には、生体外で細胞を培養する担体とし
て使用することが好ましい。なお、これらが好ましい理
由については、既に述べた通りである。
【0026】
【実施例】[実施例1]細胞保持担体の作製 提供側(ドナー)となる日本白色家兎成獣の半月板を摘
出し、無菌的に−80℃で凍結保存した。この凍結保存
処理により、半月板のドナー細胞を死滅させ、免疫抗原
性を消失させることで、半月板の構造組織のみを残すこ
とができた。この凍結保存した半月板を使用する直前に
解凍した後、針状の治具を用いて細胞が湿潤しやすいよ
うに孔径がおよそ80〜200μmの多孔をあけること
により、細胞保持担体とした。
【0027】[実施例2]移植用材料の作製 移植を受ける側(レシピエント)の日本白色家兎の脛骨
から、ヘパリンを少量含むシリンジで吸引することで骨
髄細胞を得た。これを10%v/vFBS(ウシ胎児血
清)を含有するDMEM(ダルベッコ変法イーグル培
地)で10倍に希釈し、細胞懸濁液を調製した。このと
きのDMEMには抗生物質を添加したものを使用した。
この骨髄細胞を2週間培養すると培養容器底面に接着す
る間葉系幹細胞が増殖してくるので、この細胞をトリプ
シン処理により容器底面より剥離し、1×106個/m
lの濃度の細胞懸濁液を得た。これを実施例1で得た細
胞保持担体に滴下して細胞保持担体内部へ湿潤・生着さ
せ、37℃、5%CO2下で1週間培養することによ
り、細胞を増殖させると共に基質を産生させて組織構造
化した移植用材料(細胞保持担体に自家細胞を保持した
移植用材料)を作製した。培地には、10%v/vFB
S含有DMEMを使用し、1週間後に培地を除去した。
【0028】なお、比較例として、実施例1で凍結保存
した半月板を37℃で解凍した後、細胞懸濁液を播種せ
ずに前記液体培地中で1週間置いたものを作製した。以
下これを比較例の移植用材料という。
【0029】[実施例3]移植実験 レシピエントの日本白色家兎の関節包を開創した後、内
側半月板を全切除した。実施例2で得た移植用材料と比
較例の移植用材料細胞の各々において、前角と後角に縫
合糸を通し、脛骨の解剖学的付着部に縫合した。移植後
はギプス固定を4週間行い、4,8,12週目に組織学
的検査を行った。その検査の結果、4週目において、実
施例2で得た移植用材料を移植した群では既に半月板内
部に細胞が存在していたのに対して、比較例の移植用材
料を移植した群では縫合境界部に周辺からの侵入がわず
かに見られるのみであった。また、実施例2で得た移植
用材料を移植した群では、8週目で内部に軟骨細胞及び
軟骨細胞が作ったと思われる細胞外マトリクスが観察さ
れたのに対して、比較例の移植用材料を移植した群で
は、12週目でようやく半月板内部に軟骨細胞及び細胞
外マトリクスが観察された。
【0030】なお、本発明は上記実施例に何等限定され
るものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱しない範囲
内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菅原 桂 島根県出雲市白枝町562−7 アドニス101 Fターム(参考) 4B065 AA90X BC41 CA44 4C081 AB02 AB05 AB18 BA12 CD34 DA01 DB03 DB06

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定の移植部位へ移植する移植用材料で
    あって、 体組織から入手した前記所定の移植部位と同種の組織構
    造物に該組織構造物の形状を維持したまま抗原性抑制処
    理を施して得た細胞保持担体に、前記所定の移植部位に
    応じた細胞が保持された移植用材料。
  2. 【請求項2】 前記体組織は、死体由来の組織である請
    求項1記載の移植用材料。
  3. 【請求項3】 前記組織構造物は、骨、半月板、靱帯、
    腱、神経又は硝子軟骨である請求項1又は2記載の移植
    用材料。
  4. 【請求項4】 前記抗原性抑制処理は、凍結処理又は加
    熱処理である請求項1〜3のいずれかに記載の移植用材
    料。
  5. 【請求項5】 前記細胞保持担体は、孔を多数有する請
    求項1〜4のいずれかに記載の移植用材料。
  6. 【請求項6】 前記細胞保持担体は、孔径50〜500
    μmの孔を多数有する請求項5記載の移植用材料。
  7. 【請求項7】 前記細胞は、移植先の患者自身の自家細
    胞である請求項1〜6のいずれかに記載の移植用材料。
  8. 【請求項8】 前記細胞は、骨芽細胞、軟骨細胞、筋細
    胞及びこれらの前駆細胞並びに間葉系幹細胞からなる群
    より選ばれた少なくとも1つである請求項1〜7のいず
    れかに記載の移植用材料。
  9. 【請求項9】 前記細胞保持担体には、前記所定の移植
    部位に応じた細胞と該細胞が産生した基質とが保持され
    ている請求項1〜8のいずれかに記載の移植用材料。
  10. 【請求項10】 所定の移植部位へ移植する移植用材料
    の一部をなす細胞保持担体であって、 体組織から入手した前記所定の移植部位と同種の組織構
    造物に該組織構造物の形状を維持したまま抗原性抑制処
    理を施して得た細胞保持担体。
  11. 【請求項11】 前記組織構造物は、死体組織から入手
    したものである請求項10記載の細胞保持担体。
  12. 【請求項12】 前記組織構造物は、骨、半月板、靱
    帯、腱、神経又は硝子軟骨である請求項10又は11記
    載の細胞保持担体。
  13. 【請求項13】 前記抗原性抑制処理は、凍結処理又は
    加熱処理である請求項10〜12のいずれかに記載の細
    胞保持担体。
  14. 【請求項14】 孔を多数有する請求項10〜13のい
    ずれかに記載の細胞保持担体。
  15. 【請求項15】 孔径50〜500μmの孔を多数有す
    る請求項14記載の細胞保持担体。
  16. 【請求項16】 生体外で細胞を培養する担体として使
    用する請求項10〜15のいずれかに記載の細胞保持担
    体。
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Cited By (2)

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WO2021182633A1 (ja) 2020-03-13 2021-09-16 学校法人東海大学 細胞培養物、細胞培養物の評価方法、細胞培養物の製造方法、及び軟骨様組織形成特性評価用マーカー

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