Investigation of regenerative medicine using osteogenic cell aggregates derived from human induced pluripotent stem cell

Research Project

Project/Area Number	21K16713
Research Category	Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Basic Section 56020:Orthopedics-related
Research Institution	Nara Medical University
Principal Investigator	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)	2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000) Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000) Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000) Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords	IPS細胞 / 骨分化誘導 / 再生医療 / 3次元培養 / iPS細胞 / 骨癒合
Outline of Research at the Start	難治性骨折や偽関節に対する短期間かつ確実な治療法の確立は重要な課題であるが，培養細胞の移植による治療は未だ実用化に至っていない。研究代表者らはヒト人工多能性幹細胞(iPS細胞)の骨分化誘導実験に既に成功しており，またラット骨髄間葉系幹細胞(MSC)から骨形成細胞シート(OCS:osteogenic cell sheet)を作成し，その移植による骨癒合促進効果についても報告してきた。本研究の目的は，ヒトiPS細胞由来のOCSその他の骨形成細胞集合体を，免疫不全マウスの骨折モデルへ移植し，その骨癒合促進効果を検討することで，将来的な難治性骨折や偽関節等の治療法としての実用化に資することである。
Outline of Annual Research Achievements	ヒトiPSCを用いた骨分化誘導実験において、3次元培養のための担体として、アテロコラーゲンから成るスポンジタイプのものを使用して、試行錯誤を繰り返しつつ培養実験を継続をした。試行錯誤の内容としては、前年度に試行した担体に播種する細胞数や、担体のサイズ、培養液の量などの培養条件の調整に加え、培養日数や培地の種類についても追加で検討を行った。結果、安定して骨分化誘導が行えるレベルまで方法は確立された。それを踏まえ、元々2次元培養実験で既に申請者らが行っていたRT-qPCRにおける適切な参照遺伝子の検討についても成功しており、それらの結果については既に国内学会および国際学会にて2022年度中に発表を行った。現在、それについての論文作成に向け、上記担体と播種した骨分化細胞の様子を電子顕微鏡写真や免疫染色にて評価を行っている。この結果を踏まえて、今後は当初から計画している免疫不全マウスへの骨形成細胞集合体の移植実験へ速やかに移行する予定である。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 前年度報告した、「3次元培養のための担体を用いた実験や、その比較として採用する予定であった2次元培養のための素材を用いた実験において、適切に細胞が生存し分化できない状況が繰り返し発生した」事態による遅れのため、引き続き3次元培養条件の調整検討のための実験を要したため。また、より好ましい培地への変更や、追加で電子顕微鏡写真や免疫染色による評価も追加したため、そのための実験も必要となったため。
Strategy for Future Research Activity	当初の予定よりやや遅れた原因である3次元培養の方法はほぼ確立でき、適切な参照遺伝子も特定できたため、それについて国内学会で発表予定としている。また、それを踏まえて速やかに動物実験へ移行し、免疫不全マウスへの移植方法を検証しつつ、実際の移植実験を開始する。