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Actin Dynamics-associated Induction of Osteoblast Differentiation in Umbilical Cord-derived Mesenchymal Stem Cells

Research Project

Project/Area Number 20K10010
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 57040:Regenerative dentistry and dental engineering-related
Research InstitutionNagoya University (2023)
Nagasaki University (2020-2022)

Principal Investigator

Iwatake Mayumi  名古屋大学, 未来社会創造機構, 特任准教授 (40624614)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 住田 吉慶  長崎大学, 医歯薬学総合研究科(歯学系), 教授 (50456654)
長村 登紀子 (井上登紀子 / 井上 登紀子)  東京大学, 医科学研究所, 准教授 (70240736)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords臍帯由来間葉系幹細胞 / 骨再生 / 骨芽細胞分化誘導 / アクチン重合 / 臍帯MSC
Outline of Research at the Start

我々は臍帯間葉系幹細胞(臍帯MSC)から移植用骨芽細胞製剤を大量培養する新規技術の確立を目指してきた。これまでの研究の結果、Type-I collagenゲル上で細胞培養すると、アクチンの動態変化への関与により高効率な骨芽細胞誘導の亢進が確認され、また、細胞移植による新生骨形成の顕著な亢進も見られた。この細胞治療方法を実用化させるためには細胞の特性評価および本細胞治療の有効性を示すことが重要である。
本研究では、Type-I collagenゲル上培養細胞の特性解析について、アクチン重合阻害剤を用いて実施することを目的とする。

Outline of Final Research Achievements

Recently, mesenchymal stem cells (MSCs) have been proposed as a new bone regeneration method that is minimally invasive and highly effective, but there are many challenges to overcome. MSCs derived from umbilical cord, which can be harvested noninvasively, have been reported to have high proliferative activity and the ability to differentiate into bone tissue, but it takes time to induce differentiation and their differentiation potential is lower than that of MSCs derived from other tissues. Therefore, we developed a novel culture method for umbilical cord MSCs that induces accelerated differentiation and examined its optimization, and found that bone differentiation can be promoted by intervening in the dynamic changes of actin.
This differentiation induction method suggested the possibility of creating osteoblast preparations for transplantation by a novel culture technique applying actin polymerization regulating factors.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では将来の標準治療となり得る方法の開発を目指しており、従来多く用いられている骨髄由来MSCによる骨再生法に比べて、侵襲が少なく、治療期間の短縮や、感染などのリスクも減らすことができるところが長所である。また自家細胞製品は完全オーダーメイド製品であるため高コストになりがちであるが、臍帯MSCは現在、バンクへのストックが進められているため、製造段階のスケールを大きくすることで製造コストを抑えられると予想される。よって将来的には安価で効果の高い安全な骨再生医療が実現すると考えている。

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

    (5 results)

All 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (2 results) (of which Invited: 1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Gene-Activated Matrix with Self-Assembly Anionic Nano-Device Containing Plasmid DNAs for Rat Cranial Bone Augmentation2021

    • Author(s)
      Masahito Hara,Yoshinori Sumita,Yukinobu Kodama,Mayumi Iwatake, Hideyuki Yamamoto,Rena Shido,Shun Narahara,Takunori Ogaeri,Hitoshi Sasaki and Izumi Asahina
    • Journal Title

      Materials

      Volume: 14 Issue: 22 Pages: 22-22

    • DOI

      10.3390/ma14227097

    • NAID

      120007186847

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Gene-activated matrix harboring a miR20a-expressing plasmid promotes rat cranial bone augmentation2021

    • Author(s)
      Shido Rena、Sumita Yoshinori、Hara Masahito、Iwatake Mayumi、Narahara Shun、Umebayashi Mayumi、Miura Kei-ichiro、Kodama Yukinobu、Asahina Izumi
    • Journal Title

      Regenerative Biomaterials

      Volume: 8 Issue: 2 Pages: 1-9

    • DOI

      10.1093/rb/rbaa060

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 分野横断研究に基づく移植用治療細胞開発の基盤技術の創出2023

    • Author(s)
      岩竹真弓
    • Organizer
      若手新分野創成研究ユニット・フロンティア 医工若手研究者交流会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 臍帯由来間葉系幹細胞を応用した新規COPD治療細胞の創製2022

    • Author(s)
      岩竹真弓、土谷智史、長村登紀子、松本桂太郎、土肥良一郎、宮﨑拓郎,朝重耕一、永安武
    • Organizer
      第48回日本臓器保存生物医学会学術集会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] ヒト臍帯由来間葉系幹細胞から骨芽細胞の製造を目的としたアクチン重合阻害剤による分化誘導技術2020

    • Inventor(s)
      住田吉慶,岩竹真弓,朝比奈 泉,小守壽文
    • Industrial Property Rights Holder
      住田吉慶,岩竹真弓,朝比奈 泉,小守壽文
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2020
    • Acquisition Date
      2020
    • Related Report
      2020 Research-status Report

URL: 

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

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