細胞リクルートを目的とする分化誘導因子含有scaffoldの顎骨再建への応用

Research Project

Project/Area Number	19K10187
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 57040:Regenerative dentistry and dental engineering-related
Research Institution	Meikai University
Principal Investigator	虻川東嗣明海大学, 歯学部, 准教授 (50453717)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	羽毛田慈之明海大学, 歯学部, 教授 (90164772)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2021-03-31
Project Status	Discontinued (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help	¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000) Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000) Fiscal Year 2020: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000) Fiscal Year 2019: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Keywords	未分化細胞 / 骨誘導因子 / 骨芽細胞 / PLGA / 顎骨再建 / 骨増生 / 生体吸収性材料 / 骨形成 / コントロールリリース / 再生医療 / 骨再生 / 骨移植 / scaffold / 骨誘導
Outline of Research at the Start	顎骨欠損の再建は咀嚼機能や審美性の回復に重要である。しかしその治療はいまだ生体侵襲の大きい自家骨移植に依存しているのが現状である。本研究では、科学研究費助成事業（2015-2018年）で開発した骨誘導因子含有生体吸収性材料(scaffold)が、実際に未分化細胞を骨芽細胞へ分化誘導し、scaffold上に骨形成を起こすことができるかをin vitro 実験で評価する。次いでウサギの上顎洞を利用したin vivo の実験を行い、骨形成能を評価する。徐放される骨誘導因子を未分化細胞や骨芽細胞に持続的に作用させて細胞分化・骨形成を促すことにより、移植骨を必要としない顎骨再建を可能にする。
Outline of Annual Research Achievements	顎骨再建・顎骨増生において, 多くの骨伝導能を有する材料が使われている. しかし骨誘導能を有し, かつ副作用のない材料は少ない. 本研究では骨が必要な場所へ積極的に骨形成を誘導するために, 時間経過とともに適量の骨誘導因子をcontrolled releaseするscaffoldを開発し, その放出局所濃度を評価した. 【対象・方法】 Scaffoldとして生体吸収性の PLGAを用いた. 骨誘導因子の含有を可能とするために, solvent-casting and particulate leaching 法によりPLGA内部に多孔質構造を付与した. 骨誘導因子としてデキサメタゾン(Dex), アスコルビン酸(AsAc), ベータグリセロリン酸(bGP)を含む生理食塩水を, 真空ポンプでPLGAに侵入させた. 測定用の生食水入りアンプルに移し, 時間経過とともにPLGA から放出される骨誘導因子をHPLCで測定した. 【結果】Dexは3時間まで放出が確認され, その平均濃度は53.1 nMであった. AsAcは3時間(0.23 mM), 12時間(0.04 mM), 24時間(0.01mM)ともに放出が確認され, 時間依存的に濃度は低下した. bGPは, 3時間(3.9 mM), 12時間(0.6 mM), 24時間(0.1 mM)ともに放出が確認され, 時間依存的に濃度は低下した. 【結論】未分化細胞は骨誘導因子のDex(10-1000 nM), AsAc(0.1-0.5 mM), bGP(1-10 mM)のもとで効率的に骨芽細胞へ分化し増殖する. 本研究により, PLGAから3種類の骨誘導因子が, 未分化細胞から骨芽細胞の分化・増殖に理想的な濃度で3時間放出させることが可能となった.