架橋ナノゲルを用いた骨・軟骨オルガノイドの構築と量子ビームによるナノ構造解析
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20K10100
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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 |
山本 俊郎 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (40347472)
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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)
山本 健太 京都府立医科大学, 医学部附属病院, 専攻医 (00636160)
足立 哲也 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (10613573)
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)
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) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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)
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| Keywords | ナノゲル / ラマン分光法 / 多孔性ナノゲル架橋ハイブリッドゲル / 軟骨 / FT-IR / 量子ビーム / 生体アパタイト / シンクロトロン放射光 / ダイレクトリプログラミング / 再生医療 / 骨・軟骨組織 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では天然多糖由来の新規足場材料 ”多孔性ナノゲル架橋ハイブリッドゲル(ハイブリッドゲル)”上で、間葉系幹細胞を3次元培養することで、ハイドロキシアパタイトの配向性が一致した骨オルガノイドやプロテオグリカンを多量に含む軟骨オルガノイドを構築し、最終的には動物モデルへ移植することで、顎顔面再生医療への展開を目指すことである。
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| Outline of Annual Research Achievements |
顎骨腫瘍手術後の骨欠損や唇顎口蓋裂（鞍鼻）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骨・軟骨組織（オルガノイド）を移植する顎顔面再生療法についての研究が加速している。良質のオルガノイドを移植することは移植後の予後を左右するため、骨・軟骨基質の質を解析することは極めて重要である。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”によりオルガノイド構築し、ラマン分光学によりその質を分子レベルで評価することに成功した。しかし、ラマン分析は空間分解能に問題があり、足場材料の化学的性質が組織構築に及ぼす機序を解明するには限界があった。そこで本研究では、原子レベルで化学組成や極微細構造を解析することが可能な量子ビームを用いた解析法により、ハイブリッドゲルの化学組成がオルガノイドの生体力学機能や形態に与える影響を明らかにし、顎顔面領域の再生療法への基盤技術の開発を目指す。
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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
新規足場材料”多孔性ナノゲル架橋ハイブリッドゲル”上で骨芽細胞および軟骨細胞を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。また、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として、骨欠損モデルに移植したところ結晶性の高い骨組織が形成されることを放射光を使ったFT-IRイメージングにより確認できた。2022年度は多孔性ナノゲル架橋ハイブリッドゲル上で培養軟骨組織の構築に成功した。さらに放射光を利用した赤外分光の高輝度特性を活かし、SN比の高い高分解能の分子イメージングを取得した。ラマンおよびSR FT-IRより、多孔性ナノゲル架橋ハイブリッドゲル上で構築された再生軟骨組織は、高い強度を有することが明らかとなった。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、多孔性ナノゲル架橋ハイブリッドゲルを用いたin vitroおよびin vivoモデルで、良質な軟骨組織が構築されるかを量子ビームを用いた解析法で確認する。
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Report
(3 results)
Research Products
(11 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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