少人数コース紹介
10. Tissue Engineering and Reconstruction Course
～組織再生と機能再建を目指す先端医療についてのコンソーシアム
様々な臓器や組織に対する不可逆的な損傷に対するアプローチとして、ティッシュエンジニアリングに代表される再生医学は新しい医療の可能性として現在大きな注目を集めています。それと同時に人工関節などの人工材料を用いた組織の再建は、ナノテクノロジーをはじめとしたマテリアル工学の急速な進歩とあいまって大きな発展を遂げ、長期間にわたる臨床的成功をおさめています。また脳や脊髄損傷のような不可逆的な神経損傷に対して、神経の可塑性を促進することによって身体機能の回復をはかる治療として、リハビリテーションは大きな期待を集めています。本コースは組織再生や形態・機能再建、運動療法による神経可塑性の回復などに興味を持つ学生を対象に整形外科、顎歯科、リハビリテーション科、ティッシュエンジニアリング部が中心となって結成されたコンソーシアムです。平成22 年度はセミナーや抄読会を通じてこれらの分野における基礎研究や臨床応用の現状を学ぶとともに、実際に東京大学で行われている試みにもふれていただきます。本コースが、皆さんが組織再生、機能再建に興味を持つきっかけとなってくれれば望外の幸せです。
| 整形外科・脊椎外科 | 田中 栄（PHS 37374, tanakas-ort@h.u-tokyo.ac.jp）（代表） |
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| 顎歯科 | 小笠原 徹（togasawara-tky@umin.ac.jp） |
| リハビリテーション部 | 中原康雄（nakaharay-int@h.u-tokyo.ac.jp） |
| ティッシュエンジニアリング部 | 星 和人（pochi-tky@umin.net） |
①ティッシュエンジニアリング部（星 和人）
再生医療は、患者から組織の一部を採取し、試験管の中で培養して人工的に再生臓器を作製し、治療に用いる新しい医療です。現在、様々な組織・臓器で研究、開発が進んでいますが、その中でも軟骨領域においては臨床応用が進んでおり、関節軟骨の局所的な欠損の修復など、一定の治療成果を得ています。しかし、現行の方法では、培養した細胞を細胞懸濁液あるいはゲル状のままで患者に投与するため、軟骨組織の機能発現に必要な十分な力学的強度が得られず、治療できる部位や範囲がごく限られています。そのため、われわれは、力学的強度と3 次元形状を有するインプラント型再生軟骨を製造することを目指し、剛性のある足場素材、すなわち生分解性ポリマー多孔体を新規に導入するなどいくつかの要素技術の開発を経て、インプラント型再生軟骨（図）を作成することに成功しました。本コンソーシアムではこのようなトランスレーショナルリサーチの開発経過を紹介するとともに、今後の再生医療の課題と展望について議論する。
②整形外科（田中 栄）
整形外科は「運動器」を扱う診療科です。運動器は動物の生命を維持するために必要不可欠な活動である「運動」をになう器官の総称であり、骨、関節および筋など直接運動に関与する組織、さらにはこれらの働きを調節する神経も含みます。これら運動器の構成成分である各組織は、それぞれが固有の役割を果たすとともに、お互いに関連をもちながら運動という高度な生体機能へと結晶化します。運動は人間にとって根源的な機能であり、したがって運動器の健康を維持することは、ヒトがヒトらしく生きるためにきわめて重要な意味を有します。整形外科ではそのような運動器の障害を治療しています。高齢社会を迎えるわが国において、加齢に伴う運動器疾患をいかに解決するかは、われわれ及び次の世代に課せられた大きな課題であり、整形外科・脊椎外科のニーズはますます高まるばかりです。
本コースでは運動器疾患治療のための様々な取り組みの中で、人工関節を用いた関節機能再建を中心に紹介したいと考えています。現在整形外科で行われている人工関節はコバルトクロムやチタン合金、高分子ポリエチレンなどを組み合わせたものが主流であり、人工関節置換術は関節リウマチや変形性関節症などの疾患で損なわれた関節機能を速やかに回復させるなど安定した長期成績をほこっていますが、ポリエチレン磨耗や可動域低下など、今後解決すべき問題点も多く残されています。人工関節置換術による関節機能再建の歴史、現状、未来について皆さんと学んで行きたいと思います。
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 人工膝関節 |
| 人工股関節 | ||
③ティッシュエンジニアリング部、骨・軟骨再生医療寄付講座 （緒方直史）
本講座では骨軟骨形成を効率的に応用へと転換するための新たな治療技術として骨軟骨再生医療システムを開発することを目標としています。ターゲットとしては骨・軟骨組織再生を要する疾患、すなわち加齢疾患である骨粗鬆症、変形性関節症、また骨軟骨欠損として先天奇形、外傷、腫瘍切除、ならびに骨折治癒などが挙げられます。具体的な研究内容としては下記のようなものがあります。
- 骨軟骨分化に必要十分な細胞内シグナル伝達機構を決定し、骨軟骨再生に応用する。
- 生体内で安定に機能する新規のプラスミドデリバリー用ナノキャリアの開発、
- ＣＴなどの画像情報を基に生体適合性足場素材を用いて３次元的に足場を造形する方法の開発を通じて、足場素材に生理活性を付与することで低侵襲かつ安全性・安心性の高い新たな骨軟骨再生医療技術を創生する。
- 変形性膝関節症の治療に結びつく、軟骨分化軟骨形成のシグナルネットワークモデルの解明
- 骨粗鬆症治療薬としての副甲状腺ホルモンの骨形成促進作用の解明およびより効率的な骨形成促進薬の開発
具体的には、
- 骨軟骨分化に必要十分なシグナルの決定
- 強力な骨軟骨誘導作用を持つ、新規の天然および合成低分子化合物のスクリーニング
- 高性能ナノキャリアの開発（非ウイルス性遺伝子導入法の開発）
- 生体適合性足場素材を用いた３次元造形法による骨・軟骨の再生。骨・軟骨欠損モデルへのインテリジェント型足場の移植と治療効果の評価および臨床研究に向けた準備
- 副甲状腺ホルモンの骨形成促進作用機序の解明および骨形成促進薬の開発
を行っている。
本寄付講座の課題が達成されれば、
- 低侵襲な再生医療技術の開発（細胞採取不要・ドナー不要）
- 安全性・安心性の向上（様々な感染が問題になる細胞培養が不要。近年重篤な副作用の報告が続いているレトロウイルスやアデノウイルス等の自然ウイルス不使用）
- これまで開発されてこなかった新規の骨・軟骨形成促進作用を持つ低分子化合物の同定に貢献
- 副甲状腺ホルモンより効果的、安全な骨形成促進剤の開発
などが期待され、長期的には骨・軟骨再生の分野に留まらず幅広い臓器の再生に関して新規かつ有効な戦略を提供し、再生医療全般の実現加速に貢献が期待される。
④リハビリテーション科（中原康雄）
リハビリテーション科では、様々な疾患や障害を対象として主に臨床研究を行っており、特に運動器の障害を動作分析という手法で解析することに力を入れています。動作分析にはいくつかの手法がありますが、リハビリテーション科では、①家庭用ビデオカメラで撮影した画像を動画解析ソフトを用いて分析する方法、②圧センサーを用い歩行時の足底圧を計測することによる方法、③光学式三次元動作分析装置（VICON）と床反力計を用いた歩行分析システムによる方法、を採用しています。ヒトの正常歩行は、非常に複雑な四肢・体幹の動きの上に成り立っており、体の一部の病変・障害が歩行全体に影響を及ぼします。病変・障害に対する装具やリハビリテーションなどの保存的治療、手術治療が歩行にどのように影響するかを知ることは、治療効果の判定、適切な治療法の開発につながります。現在リハビリテーション科では、主な研究の対象を小児の先天性疾患、高齢者の運動器障害としています。小児疾患では、二分脊椎、先天性無痛症、先天性下肢形成不全などを対象とし、足部変形、下肢の感覚障害、下肢の変形や欠損が動作や歩行に及ぼす影響を研究しています。高齢者の運動器障害は近年特に注目されており、高齢者特有の動作や歩行を詳細に検討し、リハビリテーションによる介入がそれをどう改善するかを検討しています。
