岡山大学は5月27日、理化学研究所との共同研究により、進化分化工学的手法で作成した「コラーゲン結合部位(CBD)」との結合能を有する骨形成因子「BMP(Bone Morphogenetic Protein)4」を融合させたタンパク質「CBD-BMP4」を用いて、コラーゲンスポンジなどの足場なしで所定の部位に長期間留まって骨形成を誘導することに成功したと発表した。

成果は、岡山大大学院 医歯薬学総合研究科の松川昭博教授、同・尾崎敏文教授らの研究チームによるもの。研究の詳細な内容は、4月9日付けで「Nanomedicine」に掲載された。

骨腫瘍や外傷により生じた骨欠損や癒合不全の治療は、主に患者の「腸骨(骨盤で最も大きい骨)」から骨を採取して移植する自家骨移植が行われる。しかし、採取できる骨量や形状、採骨部の痛みや骨折、神経損傷などさまざまな問題があるのが、自家骨移植だ。

それらの問題を解決するために研究が進められているのが、骨形成因子のBMPを用いる手法である。BMPは骨格形成、骨折治癒などのあらゆる生理的骨形成に必須の役割を担う骨形成を誘導する「サイトカイン」(多様な細胞から分泌され、細胞同士の情報伝達に関わり、特定の細胞の働きに作用する多様な生理活性を持つタンパク質)だ。

米国では2つのBMP(「BMP2」と「BMP7/OP1」)がFDA(アメリカ食品医薬品局)に認証され、整形外科領域では特に前者の臨床応用が進んでいるところだ(欧州でも臨床応用されている)。しかし、BMPは強い骨誘導能と、局所に留めることができないためによる「異所性骨化」(通常なら起きない軟部組織に骨形成が起きること)の問題が報告されている。

また、安価で大量生産が不可能なことから、現在は治療費が高額であることも問題だ。BMPを低容量で使用でき、なおかつ投与部位に長く留めて効果を持続させることは、異所性骨化の予防、医療費の抑制に繋がり、それらが可能なBMPが求められている。

BMPを局所に長く留めて拡散を防ぐため、研究チームが注目したのが、骨組織の主成分がコラーゲンである点だ。必要な場所にBMPを長期間留めることが可能となると考え、コラーゲン結合能を有するCBD-BMP4が開発されたというわけだ。そして実際に投与してみたところ、通常のBMP4なら投与後3日間で局所から消失してしまうところ、目的の部位に2週間留まることが確認されたのである。

さらに、マウス骨髄内および頭蓋骨欠損部にCBD-BMP4を単独投与することで、BMP4と比較して骨形成遺伝子群の発現増強により有意な骨形成を誘導することも確認された。しかも、これまでのBMPの場合は、足場としてコラーゲンスポンジに染み込ませて投与されてきたが、今回の研究ではそうした足場なしにCBD-BMP4のみで骨形成を誘導することに成功している。さらに、従来は2.5～5μgを投与していたが、2pM(ピコモル=1兆分の1モル)という低容量を単回投与で誘導することにも成功した。

これらの成果により、CBD-BMP4は低用量で骨欠損、癒合不全などの、自家骨採取に頼らない治療に有効となる可能性が期待されるとしている。