Developement of full custum made regenerative bone with 4 dimentional scaffold by 3D printer and iPS cells

• Project/Area Number: 16K15834
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Orthodontics/Pediatric dentistry
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Matsubayashi Yukie 東京大学, 医学部附属病院, 病院診療医 (80400513)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大久保 和美 東京大学, 医学部附属病院, 講師 (10396715) ; 菅野 勇樹 群馬大学, 医学部附属病院, 助教 (80451813)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2017: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2016: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
• Keywords: iPS細胞 / フルカスタムメイド / 再生骨 / 歯科矯正学 / 骨再生

Outline of Final Research Achievements

We differentiated murine iPS cells to mesodermal cells and were successful in inducing very small fraction of cells into mesodermal tissue in vitro. On the other hand, there seemed a lot of room for improvement with the differentiation method. We consulted to the laboratory and decided to switch to human iPS cells and transplanted the differentiated mesodermal tissue. Histological analysis suggested the remaining of mesodermal tissue and formation of regenerative bone. In parallel, we started 3D culture with agarose mold and 3D fabricated TCP. Along with the 3D culture, we transplanted 3D fabricated TCP to murine cranial bone defect model. Although analysis is still in progress, the TCP mostly maintained its shape and formation of regenerative bone is suggested.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

顎顔面領域の骨欠損の修復には複雑な形態を求められることが多く、カスタムメイドな再生骨の作製が可能になればその恩恵は成人のみならず、十分な骨採取量の確保が困難な小児にも及ぶと考えられる。臨床応用の準備が着々と進んでいるヒトiPS細胞を活用することで顎顔面骨におけるメカニカルストレスに対応可能な強度を有する再生骨を大量に作製できる可能性が高まることが期待され、先天疾患に伴う歯列不正の治療方法の開発が一層発展することが期待される。

Research Products

• [Presentation] 片側性唇顎口蓋裂患者における口蓋形態と上顎骨発育との関連性 (2018)
  • Author(s): 井口 隆人, 大久保 和美, 岡安 麻里, 内野 夏子, 松林 幸枝, 丸岡 亮, 久保 迪, 林 婉亭, 西條 英人, 須佐美 隆史, 星 和人
  • Organizer: 第77回 日本矯正歯科学会学術大会
• [Presentation] 乳歯列期における顎裂部骨移植後の上顎前歯部の矯正歯科治療. (2017)
  • Author(s): 岡安麻里, 須佐美隆史, 西條英人, 大久保和美, 井口隆人, 内野夏子, 高橋直子, 上床喜和子, 松林幸枝, 杉山円, 星和人, 高戸毅
  • Organizer: 第41回 日本口蓋裂学会総会・学術集会
• [Presentation] 矯正歯科治療・顎矯正手術を行ったOpitz症候群の1例. (2017)
  • Author(s): 上床喜和子, 須佐美隆史, 市ノ川義美, 兼古晃輔, 大久保和美, 井口隆人, 岡安麻里, 内野夏子, 高橋直子, 松林幸枝, 高戸毅
  • Organizer: 第27回日本顎変形症学会総会・学術大会
• [Presentation] 顎関節強直症による小下顎症の1例. (2017)
  • Author(s): 松林幸枝, 須佐美隆史, 大久保和美, 井口隆人, 岡安麻里, 内野夏子, 高橋直子, 上床喜和子, 阿部雅修, 安部貴大, 森良之, 高戸毅
  • Organizer: 第76回日本矯正歯科学会大会
• [Presentation] Relation between the palatal morphology and the maxillary growth in patients with unilateral cleft lip and palate. (2017)
  • Author(s): Inokuchi T, Susami T, Saijyoh H, Ohkubo K, Okayasu M, Uchino N, Uwatoko K, Matsubayashi Y, Takahashi N, Takato T.
  • Organizer: 13th International Congress on Cleft Lip/Palate and Related Craniofacial Anomalies
  • Int'l Joint Research