粘液から得られる分子を利用して合成骨移植材を製造し、より大きな骨量減少の治癒を助けることができることが、新しい研究で明らかになった。 Molecules from mucus can be used to produce synthetic bone graft material and help with the healing of larger bone loss, a new study found.
2023-02- 07 スウェーデン王国・王立工科大学(KTH)
◆KTH王立工科大学の研究者であるホンジー・ヤンによれば、このゲルには牛の粘液に由来する分子であるムチンが含まれているとのことである。このムチンをゲルに加工し、一般的に使用されている合成骨移植材であるモネサイト顆粒と結合させる。この合成ゲルは、骨が失われた部位に注入することができる。
◆頭部を損傷した実験用ラットを使った実験で、研究者はこのバイオマテリアルが、骨欠損の治癒を成功させるための2つの重要な要件を解決するのに役立つことを発見した。それは、骨と血管の形成を促進し、免疫系と相互作用することです。この成果は、科学雑誌『Bioactive Materials』に掲載された。
◆粘液の主な固形成分であるムチンは、粘液に粘性を与え、免疫系の反応のバランスをとることができます。ムチンは、例えば、免疫細胞を調節し、炎症を緩和することができる。しかし、ヤンによれば、これらの性質が組織の修復にどのように作用するかを示した研究は今回が初めてだという。
◆体内組織には血管がたくさんあり、骨も例外ではありません。骨の欠損が修復されるとき、新しく形成された骨は宿主である骨の血管系に飲み込まれる必要がある。
◆しかし、この材料はまだ臨床使用には適しておらず、研究グループはさらに大きな動物を使った研究を計画している。
<関連情報>
- https://www.kth.se/en/om/nyheter/centrala-nyheter/gel-from-mucus-improves-bone-graft-results-and-promotes-healing-1.1227236
- https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2452199X23000348?via%3Dihub
ムチンハイドロゲルによる早期の骨免疫調節はラット頭頂骨欠損の治癒と再灌流を増強する Early osteoimmunomodulation by mucin hydrogels augments the healing and revascularization of rat critical-size calvarial bone defects
Song Chen, Huan Wang, Dachuan Liu, Jianzhong Bai, Håvard Jostein Haugen, Bin Li, Hongji Yan
Bioactive Materials Available online: 4 February 2023
DOI:https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2023.01.022
Highlights
- •Mucin gel-monetite granule composites are osteoimmunomodulatory and promote the healing of critical bone defects.
- •Maturation and revascularization of the host vasculature of the neobone were enhanced.
- •Optical photothermal IR (O-PTIR) microscopy revealed chemical differences in the neobone.
Abstract
The design principle of osteogenic bone grafts has shifted from immunological inertness to limiting foreign body response to combined osteoimmunomodulatory activity to promote high-quality endogenous bone regeneration. Recently developed immunomodulatory mucin hydrogels have been shown to elicit very low complement activation and suppress macrophage release and activation after implantation in vivo. However, their immunoregulatory activity has not yet been studied in the context of tissue repair. Herein, we synthesized mucin-monetite composite materials and investigated their early osteoimmunomodulation using a critical-size rat bone defect model. We demonstrated that the composites can polarize macrophages towards the M2 phenotype at weeks 1 and 2. The early osteoimmunomodulation enhanced early osteogenesis and angiogenesis and ultimately promoted fracture healing and engraftment (revascularization of the host vasculature) at weeks 6 and 12. Overall, we demonstrated the applicability of mucin-based immunomodulatory biomaterials to enhance tissue repair in tissue engineering and regenerative medicine.
Graphical abstract
The injectable composites with immunomodulatory mucin gels and monetite granules augmented early osteogenesis and angiogenesis and ultimately promoted fracture healing and engraftment (revascularization of the host vasculature).
