生体アパタイトの配行性・結晶性を有した骨オルガノイドの構築と臨床応用への展開
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19K10339
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 57060:Surgical dentistry-related
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| Research Institution | Kyoto Prefectural University of Medicine |
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Principal Investigator |
金村 成智 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (70204542)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松田 修 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (00271164)
足立 哲也 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (10613573)
山本 俊郎 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (40347472)
PEZZOTTI G. 京都工芸繊維大学, 材料化学系, 教授 (70262962)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 多孔性ナノゲル架橋ハイブリッドゲル / ラマン分光法 / FT-IR / シンクロトロン放射光 / ナノゲル / 生体アパタイト / 量子ビーム / オルガノイド / 足場材料 / ダイレクトリプログラミング / 再生医療 / 骨再生 / バイオマテリアル / ラマン分光分析 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は、新規足場材料”多孔性ナノゲル架橋ハイブリッドゲル”上で骨系細胞を3次元培養することで、ハイドロキシアパタイト（HAP）の配向性をそろえた骨オルガノイドを構築し、その質を分光学的解析で評価する。最終的には、ハイブリッドゲルにおけるHAPの配向の制御因子を明らかにし、良質の骨オルガノイドを骨疾患モデルに移植することで臨床応用への展開を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
歯槽骨の不足などに対して、iPS細胞や間葉系幹細胞と足場材料を組織工学的に組み合わせることで構築した3次元骨組織（骨オルガノイド）を患者に移植する骨再生療法の研究が加速している。骨組織は、そのハイドロキシアパタイト（HAP）の配向によって「骨質」が決まるため、再生治療用の培養骨組織においてHAPの配向性を制御し、HAPの結晶構造をナノスケールで解析することが極めて重要である。しかしながら、HAPの配向を制御し、解析することは困難とされてきた。我々は、新規足場材料”多孔性ナノゲル架橋ハイブリッドゲル”上で骨系細胞を3次元培養することで、HAPの配向性をそろえた骨オルガノイドを構築し、その質を評価することができる分光学的解析に成功した。本研究では、ハイブリッドゲルにおけるHAPの配向の制御因子を明らかにし、良質の骨オルガノイドを骨疾患モデルに移植することで臨床応用への展開を目指す。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2019年度は新規足場材料”多孔性ナノゲル架橋ハイブリッドゲル”上で骨系細胞を3次元培養することで、骨組織を構築することに成功した。ハイブリッドゲル上で形成されたHAPとアテロコラーゲン上で形成されたHAPの配向性をラマン分光法で比較したところ、ハイブリッドゲル上で形成されたHAPはアテロコラーゲン上のHAPよりも結晶性が高いことが明らかとなった。2020年度はin vivoの系において、多孔性ナノゲル架橋ハイブリッドゲルを細胞移植用の足場材料を使うことで、良質の骨組織が再生されることを確認した。2021年度は多孔性ナノゲル架橋ハイブリッドゲルをシート型に成型することに成功した。さらに、ダイレクトリプログラミング法により、シート上に線維芽細胞から機能的な骨芽細胞への分化誘導に成功している。2023年度は透過電子顕微鏡により、石灰化の起点となるナノ微粒子 基質小胞を検出することに成功した。また、研究内容は第45回日本バイオマテリアル学会でハイライト講演に選出された。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、多糖由来多孔性ナノゲル架橋ハイブリッドゲルと化合物で直接変換した骨芽細胞を骨欠損モデルに移植することで、完全ゼノフリーの骨再生医療の基盤技術を確立する。
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Report
(5 results)
Research Products
(19 results)
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[Journal Article] Osteogenic Response to Polysaccharide Nanogel Sheets of Human Fibroblasts After Conversion Into Functional Osteoblasts by Direct Phenotypic Cell Reprogramming2021
Author(s)
Nakai K, Yamamoto K, Kishida T, Kotani SI, Sato Y, Horiguchi S, Yamanobe H, Adachi T, Boschetto F, Marin E, Zhu W, Akiyoshi K, Yamamoto T, Kanamura N, Pezzotti G, Mazda O.
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Journal Title
Front Bioeng Biotechnol .
Volume: Sep 3;9:713932
Pages: 713932-713932
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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