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Analysis of regulatory mechanisms for differentiation of human cartilage tissue

Research Project

Project/Area Number 18H02923
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 56020:Orthopedics-related
Research InstitutionOsaka University (2022)
Kyoto University (2018-2021)

Principal Investigator

Tsumaki Noriyuki  大阪大学, 大学院生命機能研究科, 教授 (50303938)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2018: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Keywords軟骨 / 椎間板髄核 / iPS細胞 / 内軟骨性骨化 / 細胞分化 / 骨格形成 / 軟骨細胞 / 髄核細胞 / 霊長類動物モデル / シングルセルRNAシーケンス / 関節軟骨 / 再生治療 / 軟骨細胞分化 / 髄核 / 椎間板 / 動物モデル / 骨形成 / 骨欠損 / 分化 / ノックアウトマウス / 再生 / 代謝 / メタボローム / SIK3 / 骨系統疾患 / 疾患モデル / ゼノグラフト / 遺伝子改変マウス
Outline of Final Research Achievements

Research using genetically modified mice has contributed to understanding mechanisms that regulate chondrocyte differentiation. However, the extent to which findings obtained from mouse experiments works in human tissues has not been well known. To understand molecular mechanisms that regulate differentiation of chondrocytes in human tissues, we analyzed differentiation of cells in human iPS cell-derived cartilage that were subjected various conditions. We created cartilage from iPS cells from primates including human. The cartilage was analyzed under the conditions such as transplantation into articular cartilage defects, transplantation into bone defects, transplantation into nucleotomized spaces in intervertebral discs, and endochondral bone formation. The findings obtained in the research contribute to understanding molecular mechanisms that regulate differentiation of human chondrocytes in tissue.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ほとんどの骨格組織は、内軟骨性骨化によって発生・成長し、維持される。成長軟骨の異常は骨格の変形と短縮の原因となり、骨系統疾患を引き起こす。また、関節軟骨の異常は運動障害を引き起こす。これらの疾患の病態を理解し、治療方法を開発するには、ヒト軟骨の分化制御機構を組織のレベルで理解する必要がある。本研究ではヒトiPS細胞由来軟骨を種々の条件下で解析しシングルセルRNAシーケンスを用いた網羅的探索を行うことにより、ヒト軟骨細胞の分化を制御する機構の一つを分子レベルで解析した。本成果は、難治性軟骨疾患の病態解析と創薬研究を行う上での基盤的知識になりうると考える。

Report

(6 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (107 results)

All 2023 2022 2021 2020 2019 2018 Other

All Journal Article (16 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Peer Reviewed: 13 results,  Open Access: 13 results) Presentation (73 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 31 results) Book (13 results) Remarks (4 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Engraftment of allogeneic iPS cell-derived cartilage organoid in a primate model of articular cartilage defect2023

    • Author(s)
      Abe Kengo、Yamashita Akihiro、Morioka Miho、Horike Nanao、Takei Yoshiaki、Koyamatsu Saeko、Okita Keisuke、Matsuda Shuichi、Tsumaki Noriyuki
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 14 Issue: 1 Pages: 804-804

    • DOI

      10.1038/s41467-023-36408-0

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    • Author(s)
      Kamatani Takashi、Hagizawa Hiroki、Yarimitsu Seido、Morioka Miho、Koyamatsu Saeko、Sugimoto Michihiko、Kodama Joe、Yamane Junko、Ishiguro Hiroyuki、Shichino Shigeyuki、Abe Kuniya、Fujibuchi Wataru、Fujie Hiromichi、Kaito Takashi、Tsumaki Noriyuki
    • Journal Title

      Biomaterials

      Volume: 284 Pages: 121491-121491

    • DOI

      10.1016/j.biomaterials.2022.121491

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    • Author(s)
      Yuki Okutani, Kengo Abe, Akihiro Yamashita, Miho Morioka, Shuichi Matsuda, and Noriyuki Tsumaki
    • Journal Title

      Tissue Engineering Part A

      Volume: 28 Pages: 94-106

    • NAID

      120007184441

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    • Author(s)
      Tam Wai Long、Freitas Mendes Luis、Chen Xike、Lesage Raphaelle、Van Hoven Inge、Leysen Elke、Kerckhofs Greet、Bosmans Kathleen、Chai Yoke Chin、Yamashita Akihiro、Tsumaki Noriyuki、Geris Liesbet、Roberts Scott J.、Luyten Frank P.
    • Journal Title

      Stem Cell Research & Therapy

      Volume: 12 Issue: 1 Pages: 513-528

    • DOI

      10.1186/s13287-021-02580-7

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      A. Yamashita, N. Tsumaki
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      Iimori Yuki、Morioka Miho、Koyamatsu Saeko、Tsumaki Noriyuki
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      Tissue Engineering Part A

      Volume: - Issue: 21-22 Pages: 1355-1367

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      10.1089/ten.tea.2020.0346

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      Yamashita Akihiro、Yoshitomi Hiroyuki、Kihara Shunsuke、Toguchida Junya、Tsumaki Noriyuki
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      STEM CELLS Translational Medicine

      Volume: 10 Issue: 1 Pages: 115-127

    • DOI

      10.1002/sctm.20-0058

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      Takei Yoshiaki、Morioka Miho、Yamashita Akihiro、Kobayashi Tomohito、Shima Nobuyuki、Tsumaki Noriyuki
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      Volume: 10 Issue: 1 Pages: 12794-12805

    • DOI

      10.1038/s41598-020-69641-4

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    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 10 Issue: 1 Pages: 20915-20926

    • DOI

      10.1038/s41598-020-77345-y

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      妻木範行
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      Volume: 273巻 Pages: 1177-1181

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      Azuma Kosai, Nanao Horike, Yoshiaki Takei, Akihiro Yamashita, Kaori Fujita, Takashi Kamatani, Noriyuki Tsumaki
    • Journal Title

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      Volume: 516 Issue: 4 Pages: 1097-1102

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2019.06.139

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      Kimura T, Ozaki T, Fujita K, Yamashita A, Morioka M, Ozono K, Tsumaki NTsumaki
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      Osteoarthritis and Cartilage

      Volume: 26 Issue: 11 Pages: 1551-1561

    • DOI

      10.1016/j.joca.2018.07.015

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      Tissue Eng Part A,

      Volume: 25 Issue: 5-6 Pages: 437-445

    • DOI

      10.1089/ten.tea.2018.0133

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      Inflamm Regen.

      Volume: 38 Issue: 1 Pages: 1-7

    • DOI

      10.1186/s41232-018-0075-8

    • NAID

      120006937645

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Published: 2018-04-23   Modified: 2024-01-30  

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