アンジオスタチン機能化コラーゲン足場は血管新生を抑制するが、in vivoでは間葉系間葉系間質細胞による軟骨形成は誘導しない

Angiostatin-functionalized collagen scaffolds suppress angiogenesis but do not induce chondrogenesis by mesenchymal stromal cells in vivo.

• Espen Helgeland
• Torbjørn O Pedersen
• Ahmad Rashad
• Anne C Johannessen
• Kamal Mustafa
• Annika Rosén

抄録

間葉系間葉系細胞（MSC）や生体材料の足場を用いた線維軟骨再生のための組織工学が有望な戦略として浮上しているが、安定したインプラントを開発するためには血管新生を抑制して内軟骨化を防ぐことが重要である。本研究の目的は、ラットの皮下に移植されたMSC付きまたはMSCなしのコラーゲン足場による血管新生阻害および軟骨化促進に対するアンジオスタチンの効果を調べることである。各動物には、以下の群から1つの足場を移植した。コラーゲン足場のみ、アンジオスタチンで機能化された足場、MSCを担持した足場、およびアンジオスタチンで機能化されMSCを担持した足場。2週間後と8週間後に各種足場を採取し、組織学的解析、リアルタイム定量的ポリメラーゼ連鎖反応（RT-qPCR）、免疫蛍光定量化を行った。その結果、アンジオスタチンで機能化した足場では、2週間後に炎症性遺伝子（インターロイキン1αおよびβ）および血管新生遺伝子（血小板および内皮細胞接着分子1）の発現がin vivoで有意に減少した。組織学的には、8週間後にアンジオスタチンを機能化した足場では、炎症性細胞が減少し、コラーゲンマトリックスの形成が増加したが、線維軟骨の形成は認められなかった。このように、アンジオスタチンは血管新生を抑制したが、生体内の組織工学的構築物では異所性軟骨形成を刺激しなかった。

Tissue engineering for fibrocartilage regeneration using mesenchymal stromal cells (MSC) and biomaterial scaffolds is emerging as a promising strategy, but inhibiting vascularization to prevent endochondral ossification is important to develop stable implants. The objective of this study was to investigate the effect of angiostatin on inhibition of angiogenesis and promotion of chondrogenesis by collagen scaffolds with or without MSC implanted subcutaneously in rats. One scaffold from the following groups was implanted in each animal: Collagen scaffolds only, scaffolds functionalized with angiostatin, scaffolds loaded with MSC and scaffolds functionalized with angiostatin and loaded with MSC. The various scaffolds were harvested after 2 and 8 weeks for histological analysis, Real-time quantitative polymerase chain reaction (RT-qPCR) and immunofluorescence quantification. Results demonstrated significantly decreased expression of inflammatory (interleukin 1 alpha and beta) and angiogenic genes (platelet and endothelial cell adhesion molecule 1) in scaffolds functionalized with angiostatin after 2 weeks in vivo. Histologically, after 8 weeks, the scaffolds with angiostatin had less inflammatory cells and more collagen matrix formation, but no fibrocartilage formation was detected. Thus, although angiostatin suppressed angiogenesis, it did not stimulate ectopic chondrogenesis in tissue engineered constructs in vivo.