JP2008000301A

JP2008000301A - 細胞移植用器具

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Publication number: JP2008000301A
Application number: JP2006172069A
Authority: JP
Inventors: Yukie Iwamoto; 幸英岩本; Hiromasa Miura; 裕正三浦; Kazuhiro Tanaka; 和宏田仲; Shuichi Matsuda; 秀一松田; Koichi Nakayama; 功一中山
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-06-22
Filing date: 2006-06-22
Publication date: 2008-01-10
Anticipated expiration: 2026-06-22
Also published as: JP4580904B2

Abstract

【課題】移植用細胞に直接外力を加えることなく細胞欠損部に挿入できる細胞移植用器具を提供する。
【解決手段】側面部に少なくと１つの貫通穴が形成された板状の担体３と、前記貫通穴に挿通される線状部材７と、前記貫通穴の各出口から出る前記線状部材７と係合する押込み部材９とを備えている細胞移植用器具１である。担体３は、生体分解材料又は生体吸収材料で形成され、移植用細胞を担持する。また、線状部材７は、担体３を支持するものであり、押込み部材９は、担体３並びに押込み部材９とと協働して移植用細胞を移植部に挿入するためのものである。
【選択図】図３

Description

本発明は、細胞移植用器具に係り、特に、細胞の欠損部に移植用の細胞を挿入するための細胞移植用器具に関する。

従来から、関節の軟骨細胞の欠損部（移植部）に移植用の細胞を挿入し、移植用細胞の再生により関節の軟骨欠損部を修復する技術が提案されている（Brittberg M.Treatment of deep cartilage defects in the knee with autologous chondrocyte transplantation. N Engl J Med 1994; 331: 889-95.）。そして、移植用の細胞として用いられるものの一例としては、骨髄幹細胞（mesenchymal stem cell, bone marrow stem cell, bone marrow stromal cell：以下「ＭＳＣ」という）等がある。

ここで、関節の軟骨の欠損に対する細胞プラグを用いた移植(WO2005-11765：特許文献１)を例にして、具体的な移植方法を説明する。まず、軟骨の欠損部に所定の大きさの穴を形成する。そして、この穴の中に自己由来の細胞プラグを挿入する。このため、軟骨に形成する穴は細胞プラグの形状及び大きさとほぼ同等のものである。細胞プラグが挿入されると、時間の経過と共に細胞プラグは周囲の健常部からの再生因子の分泌を誘導し、これにより欠損部が修復される。
しかしながら、細胞プラグ自体は細胞の集まりであるため大変柔らかいが、軟骨に形成した穴に挿入する際には鑷子などを用いて術者の手で行うため、細胞プラグを摘む際の力加減の調整などが非常に難しい。また、このことに起因して、軟骨の穴に対して最適な深さ位置に固定できない場合や、鑷子を引き抜かなければならないため健常細胞との間に隙間が残存することもあった。加えて、細胞プラグに対して直接的に力を加えて細胞欠損部に押し込む場合には、細胞プラグ自体が損傷してしまう場合もある。
ＷＯ２００５−１１７６５

本発明は、細胞の欠損部に移植用の細胞を容易に挿入することができる細胞移植用器具を提供することを目的とする。

本発明は、上記各問題点を解消する細胞構造体（プラグともいう)移植用器具を提供することを目的とし、その目的達成のために、側面部に少なくとも１つの貫通穴が形成された板状の担体と、前記貫通穴に挿通される線状部材と、前記貫通穴の各出口から出る前記線状部材と係合する押込み部材とを備える、という構成を採っている。

すなわち、本発明は、側面部に少なくとも１つの貫通穴が形成された板状の担体と、前記貫通穴に挿通される線状部材と、前記貫通穴の各出口から出る前記線状部材と係合する押込み部材とを備えていることを特徴とする細胞移植用器具である。
また、前記押込み部材は、前記線状部材と直接係合するアーム部と、このアーム部を支持する押込み部材本体とを備え、前記アーム部は前記線状部材と係合した状態で前記担体と押込み部材本体との間に所定の間隔を形成するための長さを有している、という手段を採っている。
また、前記所定の間隔は前記担体上に載置される移植用細胞の高さより大きい、という手段を採っている。
また、前記アーム部の先端は例えばＶ字型を採ることができ、あるいは、先端に前記線状部材を通すことができる孔が形成されていてもよい。

また、前記押込み部材には、移植する細胞を細胞欠損部の最適な位置に挿入した場合に前記細胞欠損部の周囲の表面と接触するストッパ部材が設けられていてもよい。
また、前記担体の貫通穴は、例えば２つ形成されているが、穴の数に限定はない。また、前記各貫通穴は相互に交わらないように前記担体の厚さ方向の位置が異なっていてもよい。
また、前記担体は円板状に形成され、前記貫通穴は前記担体の中心を通る、という手段を採ることもできる。
また、前記各貫通穴の各出口穴は前記担体の円周方向に９０°間隔で分布させることができる。
更に、前記担体は生体分解性材料又は生体吸収性材料（例えばトリリン酸カルシウム）から形成されていることが好ましい。

本発明は担体に移植用細胞を載置し、この担体に形成された貫通穴に線状部材を挿通して、線状部材と係合する押込み部材を用いるので、移植用細胞に直接外力を加えることなく、細胞欠損部に対する移植用細胞の位置決めを容易にすることができる。

次に、本願発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
［全体概要］
図３に示すように、本実施形態に係る細胞移植用器具１は、移植用の細胞Ｃ（例えば、細胞プラグ）を担持する板状の担体３と、この担体３の側面部に形成された貫通穴５に挿通される線状部材７と、貫通穴５の出口近傍で線状部材と係合する押込み部材９とから構成されている。

［担体］
先ず、担体３について説明する。図１に示すように、本実施形態の担体３は円板状の形態をしており、材質は生体分解性材料又は生体吸収性材料である。この担体３は移植用の細胞Ｃを担持するためのものであり、表面が平坦になっている。また、担体３の側面部には２つの貫通穴５が形成されており、結果として側面部に４つの出口穴が形成されている。この貫通穴５は後述する線状部材７を挿通させるためのものである。

尚、担体３の形状は円板状に限定されるものではなく、矩形板状やその他の多角形板状であってもよい。また、材質は術後に生体内で分解されるようにトリリン酸カルシウムを採用しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、生体内で分解又は吸収される他の材料や物質を用いることもできるし、場合によっては分解されない材質を用いてもよい。その他の生体分解性材料又は生体吸収性材料は、当業者が任意に選択することができる。

本実施形態では２つの貫通穴５が、担体の中心部（円の中心付近）を通って相互に直交するように形成されている。また、本実施形態では、２つの貫通穴５は共に担体の厚さ方向のほぼ中間付近に形成されているため、担体３の中心付近で相互に交わっている。尚、貫通穴５の数は２つに限定されるものではなく、１つでも良いし、３つ以上であってもよい。また、必ずしも中心を通る必要はなく、中心からずれた位置で貫通するようにしてもよい。

［線状部材］
次に、線状部材７について説明する。図２に示すように、線状部材７は担体３の貫通穴５に挿通されて、担体３を支持するためのものである。線状部材７に使用される材料は様々なものが考えられるが、本実施形態ではナイロン糸が用いられている。ナイロン糸の他には、金属ワイヤや天然繊維からなる糸などを用いてもよい。また、線状部材７の太さは最大でも担体３の貫通穴５を通る太さであればよく、それより細いものであってもよい。尚、図２では線状部材は一部しか図示していないが、実際には上方に向かって長く続いている。

［押込み部材］
次に、押込み部材９について説明する。押込み部材９は、担体３並びに線状部材７と協働して、担体３上に載置される細胞Ｃを細胞欠損部（移植部）に挿入するためのものである。図３に示すように、押込み部材９は、線状部材７と係合するアーム部９ａと、このアーム部９ａを支持する押込み部材本体９ｂと、押込み部材本体９ｂに連結される棒状部材９ｃを備えている。アーム部９ａの先端（図では下端）はＶ字型に分岐しており、このＶ字型で線状部材７を挟み込めるようになっている。

本実施形態に係る押込み部材本体９ｂは円板状の部材であり、この押込み部材本体９ｂの外周面にアーム部９ａが連結されている。当該実施形態では４本のアーム部９ａが設けらており、押込み部材本体９ｂの外周面に略９０°の等角度間隔で配置されている。また、押込み部材本体９ｂの直径は細胞Ｃの外径よりも僅かに大きいので、押込み部材９を細胞Ｃに近接させた場合でも細胞Ｃの外周面に押込み部材９のアーム部９ａが接触せず、あるいは、接触した場合でも細胞Ｃの形態がアーム部９ａの外力によって変形又は損傷することはない。尚、細胞Ｃを細胞欠損部に挿入する際に、アーム部９ａは細胞Ｃと細胞欠損部内壁との間に介挿されるものであるので、厚さはできるだけ薄い方が望ましい。

また、押込み部材９の棒状部材９ｃには、上記した線状部材７を巻きつけて固定できるようにするための線状部材巻付け手段９ｄを装備するようにしてもよい。この線状部材巻付け手段９ｄは、棒状部材９ｃの表面から略Ｖ字状に突出する部材であり、棒状部材９ｃとの隙間に線状部材７を巻きつけることで、線状部材７が緩まないようにすることができる。但し、この線状部材巻付け手段９ｄは本発明に必須なものではない。

［細胞］
本発明において使用される対象となる細胞は、幹細胞（ES細胞、臍帯血由来細胞、未分化間葉系幹細胞等）などの未分化細胞又はその分化型細胞である。骨芽細胞、軟骨細胞、脂肪細胞は未分化間葉系幹細胞から容易に分化誘導が可能なため、これらの分化誘導した細胞（関節軟骨細胞、骨細胞等）も使用することができる。また、成体間葉系幹細胞を使用することもできる。
担体３上に載置される細胞Ｃは立体的であることが好ましい。細胞Ｃを立体的に構築するには、公知の手法を採用することができる（例えば特開2004-357694号公報参照）。細胞を入れる培養用チャンバーを任意の形状とし、そのチャンバー内で細胞同士の凝集塊（スフェロイド）を培養することにより、その形状に対応する任意の形状に立体的に構築された細胞、すなわち細胞が多数集まって構成される細胞構造体を得ることができる。

［作用］
次に、本実施形態に係る細胞移植用器具の作用について説明する。先ず、図２（Ａ）に示すように、担体３の表面へ所望の移植用細胞Ｃを載置する。次に、図２（Ｂ）に示すように、担体３の側面部に形成された２つの貫通穴５に２本の線状部材７を挿通する。そして、各線状部材７の４つの端部を均等に摘み上げる。これにより、担体３は略水平を維持したまま持ち上げられる。この状態で、図３に示すように、押込み部材９を貫通穴５の４つの各出口穴から出ている線状部材７に近接させ、アーム部９ａのＶ字型の先端部で各線状部材７を挟むように位置決めする。続いて、押込み部材９を更に下方へ僅かに押し下げてアーム部９ａを線状部材７に係合させると、図４に示すように、線状部材７に所定の張力が発生し、押込み部材９と線状部材７との協働により、担体３を介して細胞Ｃを確実に保持することができるようになる。このとき、アーム部９ａの長さは、押込み部材本体９ｂが細胞Ｃの上面に接触しないように、あるいは接触しても細胞Ｃの形態が変形しない程度に十分な長さが確保されている。このため、細胞Ｃには不要な外力が一切加わらず、細胞Ｃを損傷させることがない。

次に、図５に示すように、押込み部材９と線状部材７とで保持された細胞Ｃを細胞欠損部１３に挿入する。具体的には、予め細胞欠損部１３に細胞Ｃの直径よりも僅かに大きな直径を有する穴を形成しておく。そして、その穴に細胞Ｃを線状部材７と押込み部材９と共に挿入する。このとき、細胞Ｃは担体３を介して線状部材７と押込み部材９によって確実に保持されているので、押込み部材９を操作することによって、図６に示すように、細胞Ｃを細胞欠損部１３の最適な深さに容易に位置決めすることができる。具体的には、細胞Ｃの表面が細胞欠損部１３の回りの表面よりも１ｍｍ程度突出する位置に配置することが望ましい。こうすることで、細胞欠損部１３に細胞が再生された場合に滑らかな表面となる。特に本実施形態では、誤って細胞Ｃを細胞欠損部の深い位置に押込み過ぎてしまったような場合でも、線状部材７を引っぱることにより細胞Ｃを引き出すことができる。

細胞Ｃの最適な位置決めが完了したら、図７に示すように、線状部材７を担体３の貫通穴５から引き抜く。具体的には、各線状部材７の一端を引っぱることで、容易に線状部材７は引き抜かれる。このとき、あまり性急に引き抜こうとすると担体３も同時に引き抜かれてしまうので、ゆっくりと引き抜くようにする。次に、図８に示すように、押込み部材９を引き抜く。このような一連の作業によって、細胞Ｃは細胞欠損部に最適に位置決めされる。尚、図８では細胞Ｃと細胞欠損部の内壁との間に隙間が示されているが、これは説明の便宜のための隙間であって、実際には隙間はほとんど無い状態で細胞Ｃが細胞欠損部に挿入されている。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図９に示すように、当該実施形態は、押込み部材の構造が第１の実施形態と異なっており、その他の部分は第１の実施形態と同様である。この実施形態の押込み部材９は、細胞欠損部の周囲の表面に接触するストッパ部材９ｅを備えている点が特徴である。このストッパ部材９ｅは、アーム部９ａの上端部を覆うように固定された管状の部材である。そして、ストッパ部材９ｅの位置は、ストッパ部材９ｅの下端が細胞欠損部の周りの表面に接触した時に、細胞Ｃが正しく位置決めされるように設定されている。

このように、アーム部９ａの外側にストッパ部材９ｅを設けることで、細胞を押込み過ぎてしまうという不都合が解消される。このため、術者は深さを気にすることなく細胞Ｃの移植作業を行うことができる。尚、ストッパ部材９ｅの構造は一例であり、これに限定されるものではない。すなわち、管状の部材ではなくアーム状の部材を複数設けてよいし、或いはアーム部の上端に突起のようなものを設けるようにしてもよい。

［第３の実施形態］
次に、第３の実施形態について説明する。当該実施形態も押込み部材の構造に特徴を有しており、その他の部分は第１の実施形態と同様である。本実施形態の押込み部材３９は、アーム部３９ａの先端がＶ字型ではなく円形で、その中心領域に孔３９ｆが形成されている。このようにアーム部３９ａの先端に孔３９ｆを形成し、この孔３９ｆに線状部材を通すことにより、線状部材の張力が緩んだ場合でも線状部材がアーム部３９ａから外れてしまうことがない。

［第４の実施形態］
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。当該実施形態は担体の構造が第１の実施形態と異なっており、その他の部分については第１の実施形態と同様である。この実施形態の担体３３は、２つの貫通穴３５の位置関係に特徴を有する。具体的には、図１１に示すように、各貫通穴３５が担体３３の厚さ方向に相互にずれて形成されている。これは、各貫通穴３５が担体３３の中心部で直接交わらないようにするためである。このようにするのは、相互に直交する貫通穴３５に線状部材を挿通する場合に、一方の線状部材が他方の線状部材の挿通の障害にならないようにするためである。すなわち、各貫通穴３５が相互に独立していれば、２本の線状部材はお互いに出会うことが無く、容易に貫通穴３５に挿通することができる。

［第５の実施形態］
次に、第５の実施形態について説明する。当該実施形態も担体の構造が第１の実施形態と異なっており、その他の部分については第１の実施形態と同様である。この実施形態の担体４３も、２つの貫通穴４５の位置関係に特徴を有する。具体的には、図１２に示すように、各貫通穴４５が担体４３の中心を通らず、担体４３の外周に対して弦を形成するような位置に形成されている。特に、本実施形態では２つの貫通穴４５は相互に平行に形成されている。このような構成にすることにより、第４の実施形態で説明したのと同様に、２本の線状部材はお互いに出会うことが無く、容易に貫通穴４５に挿通することができる。

［第６の実施形態］
次に、第６の実施形態について説明する。当該実施形態も担体の構造が第１の実施形態と異なっており、その他の部分については第１の実施形態と同様である。この実施形態の担体５３は、貫通穴５５の数が１つである点に特徴を有している。具体的には、図１３に示すように、貫通穴５５が担体５３の中心を通るように形成され、この貫通穴５５に１本の線状部材が挿通されるようになっている。このように貫通穴５５を１つに減らすことで、担体５３の製造コストを低減することが可能である。ただし、貫通穴５５を１つしか形成しない場合、何ら工夫をしなければ細胞が担体５３と共に倒れてしまう。これを防ぐために、押込み部材のアーム部を貫通穴からずれた位置にも設ける必要がある。

本発明は、細胞移植用の機器に利用することができる。

本発明の一実施形態に係る細胞移植用器具の担体を示す図であり、図１（Ａ）は平面図を示し、図１（Ｂ）は正面図を示す。図２（Ａ）は図１に開示した担体上に細胞を載置した状態を示す正面図であり、図２（Ｂ）は線状部材を担体の貫通穴に挿通した状態を示す正面図である。図２（Ｂ）に開示した担体に押込み部材を近接させた状態を示す正面図である。線状部位に押込み部材のアーム部を係合した状態を示す正面図である。図４に開示した細胞移植用器具を細胞欠損部に近接させた状態を示す一部断面図である。細胞移植用器具と細胞を細胞欠損部に挿入した状態を示す一部断面図である。担体の貫通穴から線状部材を引き抜いた状態を示す一部断面図である。担体の貫通穴から押込み部材を引き抜いた状態を示す一部断面図である。本発明の第２の実施形態に係る細胞移植用器具を示す一部断面図である。本発明の第３の実施形態に係る細胞移植用器具の押込み部材を示す正面図である。本発明の第４の実施形態に係る細胞移植用器具の担体を示し、図１１（Ａ）は平面図を示し、図１１（Ｂ）は正面図を示す。本発明の第５の実施形態に係る細胞移植用器具の担体を示し、図１２（Ａ）は平面図を示し、図１２（Ｂ）は正面図を示す。本発明の第６の実施形態に係る細胞移植用器具の担体を示し、図１３（Ａ）は平面図を示し、図１３（Ｂ）は正面図を示す。

符号の説明

１細胞移植用器具
３担体
５貫通穴
７線状部材
９押込み部材
９ａアーム部
９ｂ押込み部材本体
１３細胞欠損部

Claims

側面部に少なくとも１つの貫通穴が形成された板状の担体と、前記貫通穴に挿通される線状部材と、前記貫通穴の各出口から出る前記線状部材と係合する押込み部材とを備えていることを特徴とする細胞移植用器具。
前記押込み部材は、前記線状部材と直接係合するアーム部と、このアーム部を支持する押込み部材本体とを備え、前記アーム部は前記線状部材と係合した状態で前記担体と押込み部材本体との間に所定の間隔を形成するための長さを有していることを特徴とする請求項１に記載の細胞移植用器具。
前記所定の間隔は前記担体上に載置される移植用細胞の高さより大きいことを特徴とする請求項２に記載の細胞移植用器具。
前記アーム部の先端はＶ字型であることを特徴とする請求項２又は３に記載の細胞移植用器具。
前記アーム部の先端には前記線状部材を通すことができる孔が形成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の細胞移植用器具。
前記押込み部材には、移植する細胞を細胞欠損部の最適な位置に挿入した場合に前記細胞欠損部の周囲の表面と接触するストッパ部材が設けられていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の細胞移植用器具。
前記担体の貫通穴は２つ形成されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の細胞移植用器具。
前記各貫通穴は相互に交わらないように前記担体の厚さ方向の位置が異なっていることを特徴とする請求項７に記載の細胞移植用器具。
前記担体は円板状に形成され、前記貫通穴は前記担体の中心を通ることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の細胞移植用器具。
前記各貫通穴の各出口穴は前記担体の円周方向に９０°間隔で分布していることを特徴とする請求項７〜９の何れか一項に記載の細胞移植用器具。
前記担体は生体分解性材料又は生体吸収性材料から形成されていることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の細胞移植用器具。