魚由来ゼラチン-キサンタンガムヒドロゲルを用いた3Dプリントによる骨格筋再生
Asmita Biswas1, Pravin Vasudeo Vaidya2, Ragavi Rajasekaran3
1School of Medical Science and Technology, Indian Institute of Technology Kharagpur, Kharagpur 721302, India.
ACS applied bio materials
|December 20, 2025
まとめ
魚鱗由来ゼラチン、キサンタンガム、微生物トランスグルタミナーゼで強化された魚由来ゼラチンヒドロゲルは、3Dプリント用の持続可能なソリューションを提供します。これらの生体材料は、体積筋肉損失モデルにおける骨格筋の再生と血管新生を促進します。
科学分野:
- 生体材料工学
- 組織工学
- 再生医療
背景:
- 魚ゼラチン（FG）は、機械的強度が低いため3D押出プリントに課題があり、その有益な特性にもかかわらず使用が制限されています。
- 押出の限界を克服し、所望のヒドロゲル特性を達成するためには、合成材料が必要となることがよくあります。
研究 の 目的:
- カトラカトラ鱗由来の魚ゼラチン（FG）、キサンタンガム（XG）、微生物トランスグルタミナーゼ（mTG）を用いた持続可能な生体材料インクを開発し、筋原性組織工学に応用すること。
- 調整可能でカスタマイズされた多孔質ヒドロゲルを骨格筋再生用に作製すること。
主な方法:
- 魚ゼラチン（FG）にキサンタンガム（XG）と微生物トランスグルタミナーゼ（mTG）を組み込み、プリント可能な生体材料インクを作成しました。
- 多孔質ヒドロゲルを作製し、架橋密度と水分吸収を特性評価しました。
- 筋原性分化と細胞整列のために、C2C12細胞とヒト羊膜幹細胞（HAMSCs）を用いたin vitro研究を実施しました。
- 体積筋肉損失（VML）のWistarラットモデルを用いたin vivo研究を実施し、骨格筋再生、血管新生、微小血管の成長を評価しました。
主要な成果:
- 特性評価により、高い架橋密度（72 ± 3%）と高い水分吸収能力が明らかになりました。
- in vitro研究では、細胞増殖、整列成長、筋管形成、筋芽細胞の整列が実証されました。
- CAMアッセイでは、ヒドロゲルフィラメントに沿った血管新生と微小血管の成長が促進されることが示されました。
- in vivo研究では、VMLラットモデルにおいて、特定の筋原性マーカー（ミオシンIIb、Myh7）および後期筋原性マーカーの発現増加によって証明される機能的な骨格筋再生が示されました。
結論:
- 持続可能な魚ゼラチンベースのヒドロゲルは、3Dプリント用途に作製可能です。
- これらのヒドロゲルは、筋原性分化、血管新生、および機能的な骨格筋再生をサポートします。
- 魚ゼラチンヒドロゲルは、体積筋肉損失損傷における筋肉修復を強化するための有望で費用対効果の高いアプローチを提供します。
