• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

The elucidation of osteoarthritis pathogenesis based on the osteogenic culture experiment of induced pluripotent cells with the modification of oxygen tension

Research Project

Project/Area Number 20K09508
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 56020:Orthopedics-related
Research InstitutionNara Medical University

Principal Investigator

Inagaki Yusuke  奈良県立医科大学, 医学部, 准教授 (60707529)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 岡村 建祐  奈良県立医科大学, 医学部附属病院, 研究員 (60812691)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2022: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Keywords変形性膝関節症 / ヒト人工多能性幹細胞 / 低酸素 / 骨分化 / iPS細胞 / 酸素濃度
Outline of Research at the Start

変形性関節症の病態の一つとして軟骨下骨の骨硬化があるが、軟骨下骨への血管新生などによる酸素濃度の変化が影響していると考えられる。しかし分子レベルでの詳細な機序は未だ明らかにされていない。研究代表者らは低酸素環境中のラット骨髄間葉系幹細胞が通常酸素環境へ暴露されることで骨形成能が促進されることを既に報告した。本研究では、ヒト人工多能性幹細胞を骨形成培養し、分子レベルで酸素濃度と骨形成の機序を解明、更に変形性関節症患者の人工関節置換術時に、同意の上で採取した骨軟骨組織を組織学的にも検証することにより、変形性関節症の病態解明および新規薬剤の開発に資することである。

Outline of Final Research Achievements

Knee osteoarthritis (KOA) is a very important welfare and health issue, but the details of its pathogenesis at the molecular level have not yet been clarified. In this study, we used human induced pluripotent stem cells (iPSCs) to analyze the gene expression levels during changes in the oxygen concentration in culture to elucidate the pathogenesis of KOA and to contribute to the development of new therapeutic drugs for KOA in the future.
The results of this study showed that osteogenic differentiation of human iPS cells was demonstrated even under an oxygen concentration of 7% (hypoxia) and even when the oxygen concentration was changed during culture. Furthermore, it was suggested that osteogenic differentiation progressed by increasing the oxygen concentration during osteoinductive culture. These results suggest that changes in oxygen concentration in the microenvironment may contribute to KOA progression.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

変形性膝関節症(KOA)は膝関節への力学的ストレスを中心とした多因子性疾患であり、疼痛や可動域制限により活動性が低下し、Quality of Life (QOL) の悪化要因とされる。我が国では有症状者は780万人、単純X線写真で異常所見のある者は2530万人と高い有病率が推定されており(Yoshimura et al. J Bone Miner Metab 2009)、急速な高齢化により、今後ますますの患者数増加また、KOAは転倒リスクや大腿骨近部骨折のリスクとなり、社会的にもKOAの治療は大変重要な課題である。

Report

(5 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] RT-qPCR analyses on the osteogenic differentiation from human iPS cells: an investigation of reference genes2020

    • Author(s)
      Okamura Kensuke、Inagaki Yusuke、Matsui Takeshi K.、Matsubayashi Masaya、Komeda Tomoya、Ogawa Munehiro、Mori Eiichiro、Tanaka Yasuhito
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 10 Issue: 1 Pages: 11748-11748

    • DOI

      10.1038/s41598-020-68752-2

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] In vitro osteogenesis of rat bone marrow mesenchymal cells on PEEK disks with heat-fixed apatite by CO2 laser bonding2020

    • Author(s)
      Kawasaki Sachiko、Inagaki Yusuke、Akahane Manabu、Furukawa Akira、Shigematsu Hideki、Tanaka Yasuhito
    • Journal Title

      BMC Musculoskeletal Disorders

      Volume: 21 Issue: 1 Pages: 692-692

    • DOI

      10.1186/s12891-020-03716-1

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] ヒトiPS細胞の三次元骨分化誘導実験における逆転写 定量的リアルタイムPCR(RT-qPCR)の最適な参照遺伝子について2023

    • Author(s)
      岡本 公一, 稲垣 有佐, 岡村 建祐, 内原 好信, 齊藤 謙一郎, 田中 康仁
    • Organizer
      第38回日本整形外科学会基礎学術集会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] What is the best reference gene of RT-qPCR analyses for the three-dimensional osteogenic differentiation of human induced pluripotent stem cells?2023

    • Author(s)
      Masakazu Okamoto, Yusuke Inagaki, Kensuke Okamura, Yoshinobu Uchihara, Kenichiro Saito, Munehiro Ogawa, Yasuhito Tanaka
    • Organizer
      Orthipaedic Research Scoety 2023 Annual Meeting
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 酸素濃度の変化が iPS 細胞の骨分化に与える影響 とは2022

    • Author(s)
      岡本 公一、 岡村 建祐、 稲垣 有佐、内原 好信、 齊藤 謙一郎、小川 宗宏、森 英一朗、田中 康仁
    • Organizer
      第37回日本整形外科学会基礎学術集会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] What is the best reference gene of RT-qPCR analyses for the osteogenic differentiation of human induced pluripotent stem cells?2022

    • Author(s)
      Masakazu Okamoto, Kensuke Okamura, Yusuke Inagaki, Yoshinobu Uchihara, Kenichiro Saito, Yasuhito Tanaka
    • Organizer
      Orthopaedic Research Society 2022 Annual Meeting
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ヒトiPS細胞の骨分化誘導実験における培養期間がRT-qPCRの適切な参照遺伝子の選択に及ぼす影響についての検討2021

    • Author(s)
      岡村 建祐, 稲垣 有佐, 森 英一朗, 岡本 公一, 内原 好信, 小川 宗宏, 田中 康仁
    • Organizer
      第36回日本整形外科学会基礎学術集会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 低酸素環境下ヒトiPS細胞骨分化誘導実験における逆転写-定量的リアルタイムPCR(RT-qPCR)の最適な参照遺伝子とは何か2021

    • Author(s)
      岡本 公一, 岡村 建祐, 稲垣 有佐, 内原 好信, 杉本 啓紀, 齊藤 謙一郎, 小川 宗宏, 森 英一朗, 田中 康仁
    • Organizer
      第36回日本整形外科学会基礎学術集会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] ストロンチウムアパタイトコーティングによるβリン酸三カルシウム骨誘導能付与2020

    • Author(s)
      杉本 啓紀、稲垣 有佐、赤羽 学、吉良 務、川崎 佐智子、田中 康仁
    • Organizer
      第135回中部日本整形外科災害外科学会・学術集会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 革新的医療機材開発 ストロンチウムアパタイトコーティングによる生体材料骨形成能促進2020

    • Author(s)
      稲垣 有佐、川崎 佐智子、杉本 啓紀、吉良 務、赤羽 学、田中 康仁
    • Organizer
      第135回中部日本整形外科災害外科学会・学術集会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] ヒトiPS細胞の骨分化誘導実験において逆転写-定量的リアルタイムPCR(RT-qPCR)に使用する参照遺伝子の比較検討2020

    • Author(s)
      岡村 建祐、稲垣 有佐、森 英一朗、岡本 公一、内原 好信、小川 宗宏、田中 康仁
    • Organizer
      第35回日本整形外科学会基礎学術集会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] ストロンチウムアパタイトコーティングによる人工骨の骨新生促進効果2020

    • Author(s)
      杉本 啓紀、稲垣 有佐、赤羽 学、古川 彰、吉良 務、川崎 佐智子、内原 好信、斎藤 謙一郎、岡本 公一、西村 優輝、田中 康仁
    • Organizer
      第35回日本整形外科学会基礎学術集会
    • Related Report
      2020 Research-status Report

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi