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血管構造の高速モールディングによる三次元骨組織の構築

Research Project

Project/Area Number 15J00200
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Biofunction/Bioprocess
Research InstitutionYokohama National University

Principal Investigator

景山 達斗  横浜国立大学, 工学府, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords血管 / 電気化学細胞脱離 / 間葉系幹細胞 / 骨芽細胞 / マイクロゲル
Outline of Annual Research Achievements

骨芽細胞の前駆細胞であるヒト骨髄由来間葉系幹細胞を混合したコラーゲンゲルを、撥水性表面に微小液滴としてドロップレットすることで、ビーズ状の構造体(Bone beads)を作製した。作製したBone beadsは,細胞牽引力により急激に収縮し、高濃度のコラーゲンを含む細胞凝集体を形成した。このBone beadsを骨分化培地で2週間培養し、培養後の骨の種のアルカリホスファターゼ(初期の骨分化マーカー)活性評価,Alizarin red染色(カルシウム基質を染色)を行った。その結果、Bone beadsのアルカリホスファターゼ活性は既存のスフェロイド培養と比較しても優位に上昇し、包埋した間葉系幹細胞の骨芽細胞への分化が確認され、Alizarin red染色によりカルシウム基質の産生が確認された。さらに、血管内皮細胞を表面に覆わせたBone beadsを鋳型に集積し、培養することで、Bone beads同士の間隙に、血管内皮細胞が密な血管ネットワークを形成したcmスケールの骨組織を形成した。この組織は骨の主要成分①骨芽細胞,②骨基質,③血管構造をすべて含んでおり、生体骨に類似した組織体と言える。この組織体を、頭蓋冠に自然治癒不可能なφ4mmの欠損部を作製したヌードマウス (8週齢)に移植した結果、マイクロCT解析の結果から、既存の人工骨材料であるβ-TCPよりも高い再生能を有することが観察された。また、再生した骨組織の組織切片解析から豊富な血管網の形成が確認され、血管構造の導入により骨再生が促進されることが示された。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2017 2016 2015

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results) Presentation (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Journal Article] Catch-and-Release of Target Cells Using Aptamer-Conjugated Electroactive Zwitterionic Oligopeptide SAM2017

    • Author(s)
      J. Enomoto, T. Kageyama, T. Osaki, F. Bonalumi, F. Marchese, A. Gautieri, E. Bianchi, G. Dubini, C. Arrigoni, M. Moretti, and J. Fukuda
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 7 Issue: 1 Pages: 43375-43375

    • DOI

      10.1038/srep43375

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] In situ cross-linkable gelatin-CMC hydrogels designed for rapid engineering of perfusable vasculatures2016

    • Author(s)
      Tatsuto Kageyama, Tatsuya Osaki, Junko Enomoto, Dina Myasnikova, Tadashi Nittami, Takuro Hozumi, Taichi Ito, and Junji Fukuda
    • Journal Title

      ACS Biomaterials Science and Engineering

      Volume: 6 Issue: 6 Pages: 1059-1066

    • DOI

      10.1021/acsbiomaterials.6b00203

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Engineering thick cell sheets by electrochemical desorption of oligopeptides on membrane substrates2016

    • Author(s)
      Junko Enomoto, Naoto Mochizuki, Katsumi Ebisawa, Tatsuya Osaki, Tatsuto Kageyama, Dina Myasnikova, Tadashi Nittami and Junji Fukuda
    • Journal Title

      Regenerative Therapy

      Volume: 3 Pages: 24-31

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Acceleration of vascular sprouting from fabricated perfusable vascular-like structures2015

    • Author(s)
      T.Osaki, T. Kakegawa, T. Kageyama, J. Enomoto, T. Nittami and J. Fukuda,
    • Journal Title

      PLoS one

      Volume: 10(4) Issue: 4 Pages: e0123735-e0123735

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0123735

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 間葉系細胞包埋ゲルビーズを用いた毛髪再生技術の開発2016

    • Author(s)
      景山達斗、福田 淳二
    • Organizer
      第54回日本人工臓器学会大会
    • Place of Presentation
      米子コンベンションセンター
    • Year and Date
      2016-11-23
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Vascularized bone tissue engineering using rapid vascular fabrication technique.2015

    • Author(s)
      Tatsuto Kageyama, Tatsuya Osaki, Junko Enomoto, Taichi Ito, Takahisa Anada, Osamu Suzuki and Junji Fukuda
    • Organizer
      4th TERMIS-WC
    • Place of Presentation
      Boston, USA
    • Year and Date
      2015-09-08
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 間葉系幹細胞を含む石灰化マイクロゲルの作成方法および利用方法2015

    • Inventor(s)
      福田淳二, 景山達斗, 園山由希江, 荒木拓人
    • Industrial Property Rights Holder
      福田淳二, 景山達斗, 園山由希江, 荒木拓人
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2015-179750
    • Filing Date
      2015-09-11
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 血管網を有する骨移植体の作成方法及び利用方法2015

    • Inventor(s)
      福田淳二, 景山達斗, 園山由希江, 荒木拓人
    • Industrial Property Rights Holder
      福田淳二, 景山達斗, 園山由希江, 荒木拓人
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2015-215034
    • Filing Date
      2015-10-30
    • Related Report
      2015 Annual Research Report

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Published: 2015-11-26   Modified: 2024-03-26  

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