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ポリロタキサンを基盤とした細胞接着足場による歯周組織再生の試み

Research Project

Project/Area Number 21J14480
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Review Section Basic Section 90120:Biomaterials-related
Research InstitutionTokyo Medical and Dental University

Principal Investigator

益田 洋輝  東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2021-04-28 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Keywordsポリロタキサン / 分子可動性 / 間葉系幹細胞 / 酸化ストレス / 細胞老化 / 血管内皮細胞 / 共培養 / 歯根膜細胞 / 骨分化
Outline of Research at the Start

これまでに、超分子ポリロタキサン(PRX)の構造骨格は細胞の増殖や骨芽細胞への分化を促進することを明らかにしており、PRX表面は歯根膜や歯槽骨などの複合組織から構成される歯周組織の再生のための足場として有用であることが期待される。
本研究は、歯周組織に存在する歯根膜細胞の増殖や分化をPRXの分子可動性の調節により制御する培養表面の設計を目的とする。さらに、それらの知見をもとにPRXを被膜したコラーゲン膜を作製し、PRXの分子可動性が歯周組織再生に与える影響について評価する。

Outline of Annual Research Achievements

ポリロタキサンは多数の環状分子(α-シクロデキストリンなど)の空洞部を線状高分子が貫通した超分子集合体である。ポリロタキサンの特徴の一つに環状分子が線状高分子鎖に沿って運動する分子可動性が挙げられ、これは環状分子の貫通数によって調節することができる。
2022年度は、昨年多数採取したヒト歯根膜細胞を培養し、細胞機能の評価を行ったところ、個体間で増殖や骨分化などに有意差が認められた。その要因として細胞老化が関係していることが明らかになり、細胞老化の亢進により増殖能や骨分化能が低下する傾向が認められた。歯周組織では歯周炎により活性酸素種が産生され、活性酸素種は細胞老化を誘導することが知られている。したがって、酸化ストレスにより誘導される細胞老化を抑制すれば、増殖能や骨分化の低下を軽減することができることが期待される。
そこで、ポリロタキサンの分子可動性が酸化ストレスにより誘導される細胞老化に与える影響を明らかにするために、間葉系幹細胞を対象として細胞老化の評価を行った。α-シクロデキストリンの貫通数が多いポリロタキサン表面に接着した間葉系幹細胞では、メカノセンサー分子が細胞核に移行することが明らかになった。メカノセンサー分子が細胞核に移動すると、細胞老化が抑制されることが知られている。一方、酸化ストレスはメカノセンサー分子を細胞質に移行させることが知られている。酸化ストレス下において、α-シクロデキストリンの貫通数が多いポリロタキサン表面上の細胞ではメカノセンサー分子が細胞核内に保持され、細胞老化を軽減させる傾向が認められた。メカノセンサー分子の核内局在と細胞老化の程度には強い負の相関関係が認められたことから、メカノセンサー分子の細胞内局在をコントロールできるポリロタキサン表面の分子可動性は、酸化ストレスによる細胞老化の制御に有用であることが示唆された。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (4 results)

All 2023 2021

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

  • [Journal Article] Molecular Mobility of Polyrotaxane Surfaces Alleviates Oxidative Stress‐Induced Senescence in Mesenchymal Stem Cells2023

    • Author(s)
      Masuda Hiroki、Arisaka Yoshinori、Hakariya Masahiro、Iwata Takanori、Yoda Tetsuya、Yui Nobuhiko
    • Journal Title

      Macromolecular Bioscience

      Volume: 23 Issue: 5

    • DOI

      10.1002/mabi.202300053

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Synergy of molecularly mobile polyrotaxane surfaces with endothelial cell co-culture for mesenchymal stem cell mineralization2021

    • Author(s)
      Masuda Hiroki、Arisaka Yoshinori、Hakariya Masahiro、Iwata Takanori、Yoda Tetsuya、Yui Nobuhiko
    • Journal Title

      RSC Advances

      Volume: 11 Issue: 30 Pages: 18685-18692

    • DOI

      10.1039/d1ra01296g

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] ポリロタキサン表面の分子可動性と内皮細胞共培養による間葉系幹細胞の急速な石灰化2023

    • Author(s)
      益田洋輝、依田哲也
    • Organizer
      第67回口腔外科学会・学術大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] α-シクロデキストリン含有ポリロタキサン表面を用いた血管内皮細胞-間葉系幹細胞共培養系における迅速な石灰化誘導2021

    • Author(s)
      益田洋輝、有坂慶紀、秤屋雅弘、岩田隆紀、依田哲也、由井信彦
    • Organizer
      第37回シクロデキストリンシンポジウム
    • Related Report
      2021 Annual Research Report

URL: 

Published: 2021-05-27   Modified: 2024-03-26  

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