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新規組織再生材料およびその製造方法 NEW

国内特許コード P190016505
整理番号 (S2017-0273-N0)
掲載日 2019年11月25日
出願番号 特願2018-561425
出願日 平成30年1月12日(2018.1.12)
国際出願番号 JP2018000577
国際公開番号 WO2018131673
国際出願日 平成30年1月12日(2018.1.12)
国際公開日 平成30年7月19日(2018.7.19)
優先権データ
  • 特願2017-004526 (2017.1.13) JP
発明者
  • 藤江 裕道
  • 山崎 雅史
出願人
  • 公立大学法人首都大学東京
発明の名称 新規組織再生材料およびその製造方法 NEW
発明の概要 本発明は、新規組織再生材料およびその製造方法に関する。当該組織再生材料の製造方法は、(1)コラーゲン溶液または分散体と、幹細胞を含む中性の培養培地と混合する;(2)(1)の混合物を遠心分離して、幹細胞とコラーゲンを集積させる;(3)幹細胞とコラーゲンの集積物を培養する;工程を含む。
従来技術、競合技術の概要

老化やスポーツによる軟骨や靱帯の変性、損傷は増加の一途をたどっている。関節に存在する腱、靱帯、軟骨は関節の安定を保つ重要な役割を担う一方で、一度損傷すると自己治癒しにくい特性を有している。これらの組織が損傷した場合、同一個体内の移植により治療が行われることが多いが、修復組織の力学特性が正常組織と比較して劣るという問題がある。国民の30%以上が罹患している変形性関節症などでは、QOL維持・向上のために組織修復の質的レベルを向上させることが急務とされている。

そのための修復材料として最も有望視されているのがiPS細胞や間葉系幹細胞などの幹細胞を基本とする幹細胞由来組織修復材料である。幹細胞は増殖能(自己を増やす能力)と分化能(他の細胞になる能力)をあわせもつ細胞の総称であり、理論的にはすべて生体組織を作り上げることができるため、幹細胞を基本とする組織修復材料に寄せる期待は大きい。幹細胞のなかの間葉系幹細胞は生体内に存在している体性幹細胞の一種であり、個体から容易に収集でき、拒絶反応の心配も少ないため、再生医療の現実的な切り札として注目されている。

例えば、腱、靱帯、軟骨の修復に関する問題を解決するためのアプローチとして、膝滑膜より採取した間葉系幹細胞(MSCs)にコラーゲンなどの細胞外基質(extracellular matrix:ECM)を自己生成させて作製される幹細胞自己生成組織(stem cell-based self-assembled tissue:scSAT)が開発され、基礎的な研究が行われている(非特許文献1)。scSATは、当該技術分野においてティッシュ・エンジニアード・コンストラクト(tissue engineered construct:TEC)としても知られている。scSATは、動物由来のコラーゲンや人工化合物からなるスキャフォールドを必要としないため、生体内に埋入した際に拒絶反応等を起こしにくいといった特徴を有している。これまでにscSATは軟骨修復に効果があることが報告されている(非特許文献2)。しかし、scSATは細胞およびそれが自己生成する細胞外基質で構成される組織であり、薄く破れやすいなど移植手術の現場での取り扱いが難しい点が課題であったことに加え、修復組織の力学特性は正常軟骨と比較して低く、特に表層のコラーゲン密度が正常軟骨ほど高まらないことが課題となっている(非特許文献3)。

しかし、上記の技術を含め、間葉系幹細胞由来の組織再生材料には以下の3つの問題がある。
a)培養環境の制約から幹細胞の分化能などのポテンシャルが最大限活かされていない。
b)組織再生材料の力学的強度が低く、また周囲組織と癒合能が低い。
c)調製可能な組織再生材料が小体積のため広領域の治療に用いることができない。

組織再生材料において力学的強度を高めるためには、細胞と何らかのスキャフォールドの複合体を作成することが考えられるが、一般に、細胞とスキャフォールドの複合体の作成では、細胞をスキャフォールド内に侵入させることは困難とされている。例えば、陰圧の負荷や培養液の環流により、細胞をスキャフォールド内に侵入させる検討が行われているが、これらの方法は効果が少なく、生体組織のように細胞をある程度均一かつ高密度に含むような状態は作り出すことができない。

Yokoyamaらは、コラーゲンゲル内で細胞を培養するコラーゲンゲル培養法を用いて、低分子量コラーゲンからなる基質内に多量の幹細胞を含有させることに成功している(非特許文献4)。この培養法は、既存の細胞培養方としてニッタゼラチン(ニッタ)など、市販品も存在する。この方法は細胞をスキャフォールド内に充分に侵入させるという観点で、上記の問題を解決するものであるが、この方法では10細胞/cm以上の多量の細胞が必要な上、生成された材料内のコラーゲンは量が少なく、再線維化度の低い低分子量の線維がほとんどである。これより少量の細胞を用い、より生体内環境に近い線維化度の高い多量のコラーゲン線維内に高密度に細胞を含有させることは不可能であった。

産業上の利用分野

本発明は、新規組織再生材料およびその製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
組織再生材料の製造方法であって、以下の工程:
(1)幹細胞を含む中性の培養培地と、コラーゲン溶液または分散体とを混合する;
(2)(1)の混合物を遠心分離して、幹細胞とコラーゲンを集積させる;
(3)幹細胞とコラーゲンの集積物を培養する;
を含む、前記方法。

【請求項2】
幹細胞が、間葉系幹細胞、ES細胞、または人工多能性幹細胞(iPS細胞)である、請求項1に記載の方法。

【請求項3】
工程(1)の幹細胞が、1.0×10細胞/cm~6.0×10細胞/cmの細胞密度まで培養した幹細胞である、請求項1または2に記載の方法。

【請求項4】
コラーゲンが、I型、II型またはIII型コラーゲンである、請求項1~3のいずれか1項に記載の方法。

【請求項5】
工程(1)のコラーゲン溶液または分散体が、再線維化コラーゲンの線維分散体である、請求項1~4のいずれか1項に記載の方法。

【請求項6】
工程(1)または工程(3)においてアスコルビン酸もしくはアスコルビン酸誘導体またはそれらの塩を添加することを含む、請求項1~5のいずれか1項に記載の方法。

【請求項7】
請求項1~6のいずれか1項に記載の方法により製造される、組織再生材料。
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 公開
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