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Elucidation of T cell-mediated bone regeneration inhibition mechanism and proposal of new therapeutic strategy to promote bone fusion

Research Project

Project/Area Number 18K16646
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 56020:Orthopedics-related
Research InstitutionTokyo Medical and Dental University

Principal Investigator

Saito Ryusuke  東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 非常勤講師 (80815770)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Keywords骨形成 / 骨形成促進 / スカフォールド / 骨再生
Outline of Final Research Achievements

Nude mice have been extensively used to investigate the potency of tissue engineering strategies for bone repair. we compared ectopic bone formation in nude vs wild type mice. It was shown that calcium-phosphate scaffolds (CopiOs) loaded with different concentrations of recombinant human BMP6 lack bone forming capacity when implanted ectopically in wild type mice. However, in nude mice 40 ng/mm3 rhBMP6 was sufficient to generate relevant volumes of new bone. Injection of TNF-α blocking antibodies did not restore the bone forming capacity. The abrogation of bone formation was associated with dense cellular infiltration of host cells and in particular with the presence of CD3+ T-lymphocytes. Remarkably, type 1 collagen gels loaded with calcium and coated with rhBMP6 generated new bone in immune competent mice despite the significant presence of CD3+ cells and the prevalence of a pro-inflammatory M1 reaction confirmed by gene expression analysis.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

バイオマテリアルの骨形成に対し、生体でおきる宿主の炎症反応が強く寄与することが示唆されきていたが、その詳しい機序は不明であった。組換えヒトBMP6を負荷したリン酸カルシウム足場(CopiO)は、ヌードマウスでで骨形成を認めたが、野生型では骨形成能を欠いた。カルシウムとrhBMP6を負荷した1型コラーゲンゲルの検討と合わせ、カルシウム結晶のサイズの違いとCa放出動態の違いにより、足場間に骨形成能の違いが生まれる可能性を示唆した。バイオマテリアルにおよる骨形成における炎症と免疫調節の役割を示し、免疫能力のある微小環境における効率的な骨形成のための新しい足場特性に必要な要件を提供します。

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (4 results)

  • [Journal Article] Jones不全骨折に対するLIPUSによる治療経験2019

    • Author(s)
      川副 陽子, 立石 智彦, 長瀬 寅, 清水 禎則, 齋藤 龍佑, 中川 照彦, 土屋 正光
    • Journal Title

      JOSKAS

      Volume: 44 Pages: 1884-8842

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 滑膜間葉系幹細胞由来エクソソームは軟骨細胞、間葉系幹細胞の増殖能、遊走能を向上し、マウス半月板修復を促進する2020

    • Author(s)
      川田 和正 片桐 洋樹 宮武 和正 辻 邦和 齋藤龍佑 雨宮正樹 大川 淳 関矢 一郎 古賀 英之
    • Organizer
      日本整形外科基礎学会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] モノヨード酢酸誘発ラット膝関節炎モデルにおける滑膜増生は滑膜表層細胞が主であり,深層に向けて増殖する2020

    • Author(s)
      川田 和正 片桐 洋樹 宮武 和正 中川 裕介 辻 邦和 齋藤龍佑 大川 淳 関矢 一郎 古賀 英之
    • Organizer
      日本整形外科基礎学会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 両側同時人工膝関節全置換術での 膝蓋骨置換/非置換の術後成績比較2020

    • Author(s)
      1.齋藤 龍佑、渡邊敏文, 関矢一郎, 古賀英之, 片桐洋樹, 小田邉浩二, 中川裕介, 大原敏之, 神野哲也, 大川淳
    • Organizer
      日本人工関節学会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] OWHTO術中に生じた膝窩動脈損傷に対し早期の血管縫合にて良好な経過をたどった1例2018

    • Author(s)
      長瀬 寅、清水 禎則、齋藤 龍佑、片桐 健太、中川 照彦
    • Organizer
      同愛記念病院 整形外科 関節鏡・スポーツセンター
    • Related Report
      2018 Research-status Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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