Nano / Bottom-Up / Fabrication of TaylorMade 3D Bone Tissue for Clinical Application

• Project/Area Number: 17H07018
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Dental engineering/Regenerative dentistry
• Research Institution: Kyoto Prefectural University of Medicine
• Principal Investigator: Yoshiki Sato 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 特任助教 (50808235)
• Project Period (FY): 2017-08-25 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000); Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: スキャホールド / ナノゲル / ダイレクト・リプログラミング / 骨芽細胞 / 再生医療 / 多孔性架橋ハイブリッドナノゲル / 再生医学 / 免疫学

Outline of Final Research Achievements

To treat patients with bone diseases including alveolar bone resorption by means of bone regenerative therapy, it should be important to devise a novel scaffold that allow efficient adhesion of and bone matrix production by osteoblasts. Here we established a novel porous cross-linked nanogel by means of the nanogel techtonics. This scaffold supported adhesion and proliferation of induced osteoblasts, as well as regeneration of injured bone tissue in vivo. This porous hybrid nanogel is adequate for transplantation therapy, due to its safety and functions.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

多孔性架橋ハイブリッド・ナノゲルは、安全な自家骨細胞移植の足がかりとして大きな一歩となる。フリーズドライ処理を行うことで、3次元培養の精度が上がり、長期保存も可能となることから臨床応用可能な技術に近づいたといえる。本研究で多孔性架橋ハイブリッド・ナノゲルとダイレクト・リプログラミングによる大量の骨芽細胞を接着させ、移植細胞の創部からの漏洩の問題を解決し、一塊として簡易な術式で組織移植が行えたことは臨床応用への術式簡素化という意味で意義がある。動物実験では、マイクロCTおよび組織切片にて移植部に機能的な骨再生が確認でき、臨床応用に向けた基礎データが得られた。

Research Products

• [Journal Article] Nanogel tectonic porous 3D scaffold for direct reprogramming fibroblasts into osteoblasts and bone regeneration. (2018)
  • Author(s): Sato Y, Yamamoto K, Horiguchi S, Tahara Y, Nakai K, Kotani SI, Oseko F, Pezzotti G, Yamamoto T, Kishida T, Kanamura N, Akiyoshi K, Mazda O.
  • Journal Title: Sci Rep Volume: 8 Issue: 1 Pages: 15824-15824
  • DOI: 10.1038/s41598-018-33892-z
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Direct phenotypic conversion of human fibroblasts into functional osteoblasts triggered by a blockade of the transforming growth factor-β signal. (2018)
  • Author(s): Yamamoto K, Kishida T, Nakai K, Sato Y, Kotani SI, Nishizawa , Yamamoto T, Kanamura N, Mazda O.
  • Journal Title: Sci Rep Volume: 8 Issue: 1 Pages: 8463-8463
  • DOI: 10.1038/s41598-018-26745-2
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Osteoblast transplantation treatment of large scale bone defect using direct reprogramming technique and 3D scaffold. (2018)
  • Author(s): Sato Y, Yamamoto K, Nakai K, Oseko F, Hasegawa A, Kishida T, Mazda O, Yamamoto T, Kanamura N
  • Organizer: 13th Asian Congress on Oral & Maxillofacial Surgery (ACOMS)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ダイレクト・コンバージョン技術を用いた新規骨再生療法の開発 (2018)
  • Author(s): 中井 敬, 佐藤良樹, 山本健太,足立哲也,足立圭司,大迫文重,雨宮 傑,山本俊郎,金村成智.
  • Organizer: 第61回秋季日本歯周病学会学術大会
• [Presentation] Establishment of bone regeneration therapy by direct conversion using rat fibroblasts. (2018)
  • Author(s): Sato Y, Yamamoto K, Nakai K, Oseko F, Kishida T, Mazda O, Yamamoto T, Kanamura N.
  • Organizer: 40th Asia Pacific Dental Congress (APDC)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ダイレクト・リプログラミング技術を用いた新規骨再生療法の開発. (2018)
  • Author(s): 佐藤良樹, 山本健太, 中井敬, 堀口智史, 足立哲也, 足立圭司, 大迫文重, 雨宮傑, 坂下敦宏, 山本俊郎, 金村成智.
  • Organizer: 第147回日本歯科保存学会
• [Presentation] ダイレクト・リプログラミング技術を用いた新規骨再生療法の開発 (2017)
  • Author(s): 佐藤良樹, 山本健太, 中井敬, 堀口智史, 足立哲也, 足立圭司, 大迫文重, 雨宮傑, 坂下敦宏, 山本俊郎, 金村成智.
  • Organizer: 第147回日本歯科保存学会
• [Patent(Industrial Property Rights)] 多孔質三次元細胞培養足場材料及びその製造方法 (2018)
  • Inventor(s): 佐藤良樹 山本健太 堀口智史 山本俊郎 岸田綱郎 松田修
  • Industrial Property Rights Holder: 京都府公立大学法人
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2018
  • Acquisition Date: 2018