| Project/Area Number |
20H04534
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 90120:Biomaterials-related
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
ハラ エミリオ・サトシ 岡山大学, 医歯薬学域, 研究准教授 (40779443)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松本 卓也 岡山大学, 医歯薬学域, 教授 (40324793)
大野 充昭 岡山大学, 医歯薬学域, 准教授 (60613156)
長岡 紀幸 岡山大学, 医歯薬学域, 助教 (70304326)
岡田 正弘 岡山大学, 医歯薬学域, 准教授 (70416220)
藤枝 俊宣 東京工業大学, 生命理工学院, 准教授 (70538735)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
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: ¥7,670,000 (Direct Cost: ¥5,900,000、Indirect Cost: ¥1,770,000)
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| Keywords | 骨髄初期形成 / 細胞膜ナノフラグメント / 骨組織 / 細胞膜断片 / 海綿骨 / アパタイト / 骨髄初期形成過程 / 生体材料 / 組織工学 / 組織構築 / 細胞膜 / 骨髄 / バイオミメティック / 細胞操作 / 骨髄形成 |
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| Outline of Research at the Start |
バイオミメティクス（生体模倣）は、生体・生物の構造や機能、生産プロセスなどから着想を得て、新しい技術や材料、デバイスなどを開発する科学技術である。一方、バイオミメティクスに基づいて生体組織の構造と機能を精密に再現することで生命現象の理解も深化できる。
本研究では、「細胞膜ナノフラグメント」を核とした「海綿骨-骨髄形成過程」について生物学・材料科学的に解析する。得た知見のもとに、骨髄初期形成過程をin vitroで模倣・構築し、その制御を試みる。以上の結果をもとに、細胞膜ナノフラグメントを基盤とした骨髄の初期形成メカニズムを再検討し、より深い理解を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
骨髄組織内では、造血幹細胞と間葉系幹細胞が「幹細胞ニッチ」と呼ばれる特別な微小環境にて存在しているが、この幹細胞ニッチの形成については、不明な点が多く残っており、そのin vitro構築も未だ実現されていない。これまで、我々は、「細胞膜ナノフラグメント」が海綿骨形成の起点となることを見出しており、この細胞膜ナノフラグメントを用いることで、生体内により近いバイオミメティクな微小環境を構築できるのではないかと考えた。
本研究では、骨髄初期形成過程に着目し、その過程を生物学・材料科学の融合的なアプローチで解析することにより、骨髄組織の初期形成に関与する細胞集団を同定し、また細胞外基質の経時的変化を明らかにすることを目指している。次に、リバースエンジニアリング的なアプローチにて単離した細胞膜ナノフラグメントを材料として用い、その形成過程をin vitroにて再現することで、骨髄の初期形成メカニズムを再検討し、より深い理解を目指す。
これまでに、骨髄形成の初期ステージおよび骨髄組織を形成する細胞集団を一部同定した。細胞外基質についても、その経時的変化も明らかにした。
一方、細胞膜ナノフラグメントを用い、間葉系幹細胞をin vitroにて培養できる環境を構築した。その結果、大きいアパタイトクラスターで培養した間葉系幹細胞は、より高い骨芽細胞分化能を示した。また、造血幹細胞および間葉系幹細胞を培養できる環境の構築を試みた。その結果、大きいアパタイトクラスターの微小環境で培養した間葉系幹細胞は、間葉系幹細胞のマーカーの一つであるCxCl12をより高く発現していたことも明らかとなった。
以上のことより、細胞膜ナノフラグメントは骨組織・骨髄組織のin vitro構築に有用な材料であると考えられ、今後、間葉系幹細胞と造血幹細胞を長期的に培養できる、より最適な環境の構築を目指している。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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