Study of regenerative therapy using human umbilical cord mesenchymal stem cells which has the osteoinductive and osteoconductive properties.

• Project/Area Number: 21K17030
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 57040:Regenerative dentistry and dental engineering-related
• Research Institution: Tsurumi University
• Principal Investigator: 梶山 創太郎 鶴見大学, 歯学部, 非常勤講師 (00760414)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 臍帯組織由来幹細胞 / 骨髄培養上清 / 培養上清 / 骨髄間葉系幹細胞

Outline of Research at the Start

歯周病治療法の一つである歯周組織再生療法は、医学分野を含めても臨床応用が早期に実現した分野である。しかしながら、現在臨床応用されている歯周組織再生療法は適応症が限られ、多様な歯周組織病変には対応できず完全な歯周組織再生が望めないのが現状である。自己細胞を用いた歯周組織再生療法はその有用性が確立されつつあるが、自己細胞を用いた再生療法はいまだ臨床研究の段階である。今回新たな幹細胞ソースの生体移植細胞としてHUCPVCsの有用性について探り、新規の歯周組織再生療法を開発することを見据えている。
本研究では、HUCPVCsが骨形成能を有する細胞であるか検討することとした。

Outline of Annual Research Achievements

研究代表者は新たな細胞ソースとしてヒト臍帯動・静脈周囲に存在する間葉系幹細胞（以下HUCPVCｓ）に注目している。これまでの研究でHUCPVCsをヒト骨髄幹細胞の培養上清（以下BM-CM）で培養することで骨形成が増加した。さらにBM-CMを採取する際、骨髄幹細胞が70％コンフルエントから石灰化ノジュール形成するまでの期間のBM-CMでHUCPVCsを培養することにより効果的に骨形成が増加することを確認した。本研究では臨床応用を見据え無血清培地を用い、HUCPVCsを分化・誘導後実験動物に移植し、骨形成量を分析し、骨伝導能と骨誘導能を有する細胞としての新規の骨再生療法の開発を目的とした。
令和３年度はHUCPVCsをより効果的に骨系へと分化させるために、再度最適なBM-CM採取期間について検討した。BM-CMを３つの期間にわけてHUCPVCsに添加した。タイムポイントは1・２・３週としてALP染色、Alizarin Red染色を評価方法とした。BM-CMの３つの期間の検討では、コンフルエント期は他の時期よりもALP染色、Alizarin Red染色での陽性反応が明らかであった。
この結果をふまえて、in vivoで分化させた細胞が骨再生への影響について検討することとした。足場としてコラーゲンスポンジを用いて各細胞を１週間培養し移植試料とした。骨欠損モデルとしてラット頭蓋骨に骨欠損を作製し移植した。移植後４週でμ-CTによる解析とHE染色による組織学的観察を行った。移植４週間後のμ-CT画像でもコンフルエント期のBM-CM で培養したHUCPVCsは骨欠損領域に不透過像を認めた。HE染色像では骨欠損領域に骨芽細胞を伴った骨梁様組織が確認された。
コンフルエント期のBM-CMを用いることにより、ヒト臍帯組織間葉系幹細胞は骨芽細胞へと分化し骨再生能を有することが示された。

Research Products

• [Presentation] 骨髄培養上清採取時期の違いによる臍帯組織由来幹細胞の骨分化誘導について (2022)
  • Author(s): 梶山 創太郎
  • Organizer: 第21回日本再生医療学会総会