Applied research of a high cellular affinity RGD motif rich recombinant peptide as the bone regeneration material

• Project/Area Number: 17K11801
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Dental engineering/Regenerative dentistry
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: 星名 秀行 新潟大学, 医歯学総合病院, 講師 (30173587)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 永田 昌毅 新潟大学, 医歯学系, 准教授 (10242439) ; 川瀬 知之 新潟大学, 医歯学系, 准教授 (90191999)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2017: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: リコンビナントペプチ / 再生医療 / 骨再生 / 骨膜 / 歯学 / 細胞培養 / 移植・再生医療 / 培養

Outline of Annual Research Achievements

【リコンビナントRGDペプチド（FBG）の増殖・分化促進作用】FBGコーティングシャーレへの骨膜細胞の接着、骨分化誘導効果を解析した。骨膜をM199＋10％FBS、2％多血小板フィブリン抽出液（PRF）添加MSC-PCM（培養骨膜用新型培地）、および4％FBS添加MSC-PCMを用い28日間養した。培養骨膜シートの長径、形態を観察した。①FBGコーテイングによって培養細胞の増殖は促進され、骨膜シートの長径は増大した。この効果は現行のM199＋10％FBSによる培養系で最も顕著であった。シャーレー上に複数のコロニーが形成された。これは培地中に遊離浮遊した細胞が再定着し増殖する所見と考えられた。②FBGコーティングによる骨膜細胞の骨分化促進は見いだされなかった。これはアリザリンレッドSおよびアルカリフォスファターゼ染色の結果であり、定量的マーカーによる詳細の分析が必要である。③MSC-PCMによって動物由来成分の使用を回避できる可能性が示唆された。
【FBGへの骨膜細胞播種】FBGは多孔質顆粒であり、湿潤してもスペース保持能力がある。対照のコラーゲンスポンジ（1×1×1mm）に分散骨膜細胞を播種し、静置培養することにより、早期の細胞遊走がみられたが、幹細胞用培地のみこれが可能だった。一方，直径400-800&micro mのFBG顆粒では、細胞の高密度播種は容易であったが、静置培養で安定せず、骨膜細胞シートの調製は困難であった。今後膜状のFBGによる実験が必要と考えた。
【FBG-PRF複合材の開発】プラスチック採血管を用いてFBGのRGDモチーフによる血小板の活性化を実証した。プラスチック採血管の血液にFBGを添加した後に遠心した。クロット形成に時間を要するが、PRF様のクロットが調製できた。このFBG-PRFをヌードマウスの頭蓋骨骨欠損に移植したところ、FBGあるいはPRF単独比べ顕著な骨再生効果を示した。培養骨膜投与の基材として「FBG-PRF複合体」が使用できる可能性が示唆された。

Research Products

• [Journal Article] Platelet-Rich Fibrin Extract: A Promising Fetal Bovine Serum Alternative in Explant Cultures of Human Periosteal Sheets for Regenerative Therapy (2019)
  • Author(s): Kawase T, Nagata M, Okuda K, Ushiki T, Fujimoto Y, Watanabe M, Ito A, Nakata K.
  • Journal Title: Int J Mol Sci. Volume: 20(5) Issue: 5 Pages: 1053-1053
  • DOI: 10.3390/ijms20051053
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Synergistic effects of the combined use of human-cultured periosteal sheets and platelet-rich fibrin on bone regeneration: An animal study. (2017)
  • Author(s): Horimizu M, Kubota T, Kawase T, Nagata M, Kobayashi M, Okuda K, Nakata K, Yoshie H.
  • Journal Title: Clin Exp Dent Res Volume: 3 Issue: 4 Pages: 134-141
  • DOI: 10.1002/cre2.71
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 自家培養骨膜細胞による歯槽骨顎骨再生療法の技術移転と普及に向けた取り組み (2019)
  • Author(s): 永田昌毅、星名秀行、勝見祐二、小川 信、上松晃也
  • Organizer: 第63回公益社団法人日本口腔外科学会総会・学術大会