骨の細胞間ネットワークを強化する骨再生治療法の開発とその機序の解明

Research Project

Project/Area Number	20K18590
Research Category	Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Basic Section 57050:Prosthodontics-related
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	塩飽由香利東北大学, 歯学研究科, 大学院非常勤講師 (80736190)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000) Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000) Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000) Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords	骨 / 細胞間クロストーク / リン酸カルシウム / 天然高分子
Outline of Research at the Start	人工骨補填材料は、歯科領域において骨欠損の再生や骨造成に広く用いられている。しかしながら、人工骨の骨再生能は未だ自家骨移植に劣るのが現状であり、更なる骨再生能の向上を目指して革新的な骨再生材料の創製が求められている。そこで、本研究では、骨－周囲組織の細胞間クロストークに着目し、骨関連細胞の賦活化による新規人工骨補填材の開発を目的として、将来の臨床応用を目指した基盤を構築する。
Outline of Annual Research Achievements	骨には骨細胞，骨芽細胞，破骨細胞に加えて，脂肪細胞，間葉系幹細胞，血管内皮細胞など様々な細胞が存在していることが報告されている．しかしながら，骨に存在する細胞間ネットワークが骨代謝に与える影響については，未だ明らかになっていない点が多い．本研究では，骨に存在する多様な細胞間ネットワークによる骨形成の促進に着目をしている．分子生物学，細胞生物学，組織生物学的な手法を駆使して，人工骨補填材料上における細胞間のクロストークを解明するとともに，骨再生治療への応用を目指している．令和4年度までに，骨組織関連細胞を播種した人工材料を用いて，マウスを用いた動物実験を重点的に行った．作製した人工骨補填材料に分化段階の異なる細胞を播種し，マウス頭蓋冠の骨欠損に埋入した．マイクロCTによる放射線学的解析，およびヘマトキシリン・エオジン染色やTRAP染色などによる組織生物学的評価を行い，細胞の分化段階によって骨再生能が異なる可能性が示唆された．昨年度（令和5年度）は，播種細胞による骨再生の機序を明らかにするため，人工材料上での細胞培養を行い，遺伝子に着目した網羅的解析を行った．その結果，骨形成に関与している可能性のある遺伝子の候補を幾つか同定し，組織生物学的な解析を進めることができた．以上から，本研究の目的である骨に存在する細胞間ネットワークの一端を明らかにすることができ，最終年度に向けて研究成果の取りまとめや学会発表を展開していきたいと考えている．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 今年度は，網羅的な遺伝子発現解析および組織学的検討を進めることができ，播種細胞の分化段階が骨再生能に影響を与える機序の一端を明らかにすることができた．
Strategy for Future Research Activity	令和6年度は，これまでの研究成果を取り纏め，国際学術雑誌への論文投稿や国内での学会発表を進めることによって，研究総括を行っていく予定である．