乳歯歯髄由来間葉系幹細胞エクソソームを応用した低侵襲性顎裂部閉鎖治療の確立

• Project/Area Number: 21K17186
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 57070:Developmental dentistry-related
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 阿部 崇晴 広島大学, 病院(歯), 助教 (20806682)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2022: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000); Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: エクソソーム / 培養上清 / SHED / DPSC / HCEM / 骨再生 / miRNA / SHED-CM

Outline of Research at the Start

本研究は、乳歯歯髄由来間葉系幹細胞培養上清（SHED-CM）に含まれる液性因子や細胞外の小胞エクソソーム (SHED-EXs) の、骨再生への関与について、骨再生機構を明らかとすること、SHED-EXs を応用した新規の顎裂部骨再生治療法の確立を目指すことを目的とする。
抽出したSHED-Exsについて、成分解析をするとともにヒト由来血管内皮細胞株 (HUVEC)およびマウス頭蓋冠由来骨芽細胞株 (MT3T3-E1)に対する影響を調査する。また、マウス頭蓋骨骨欠損部にSHED-Exsの移植を行うことで、三次元および組織学的に骨再生の評価を行う。

Outline of Annual Research Achievements

乳歯より単離培養した間葉系幹細胞(MSC)の培養上清から抽出したエクソソームをSHED-EXs、永久歯より単離したMSCの培養上清から単離したエクソソームをDPSC-EXsとし、実験に用いた。原子間力顕微鏡での観察により粒子径は50-100 nmであった。また、エクソソームに内包されるmiRNAについて調査したところ、miR1474AやmiR326といった制御遺伝子のほか、mir448やmiR451といった血管平滑筋細胞の遊走制御を行うmiRNAが検出された。
骨髄由来間葉系幹細胞(BMSC)にSHED-ExoおよびDPSC-EXsを添加すると、エクソソームを添加することにより、有意に細胞数の増加が認められた。さらにヒト骨芽細胞(HCO)にSHED-EXsおよびDPSC-EXsを添加した結果、SHED-EXsを添加した群にて有意に細胞数の増加が認められた。また、骨分化誘導したBMSCにSHED-EXsおよびDPSC-EXsを添加し、アリザリンレッド染色により定量評価を行った結果、エクソソームの添加により、有意な骨分化が認められた。同様にHCOに各EXsを添加した結果、SHED-EXsにて有意な濃染を認めた。また、培養したBMSCにSHED-ExoおよびDPSC-Exoを添加したところ、エクソソームの添加により、有意なALPとMAPK1遺伝子発現の増加が認められた。HCOに各EXsを添加した結果、ALPのタンパク発現の上昇が認められた。

Research Products

• [Journal Article] Combination of carbonate apatite and stem cells from human deciduous teeth promotes bone regeneration by enhancing BMP2, VEGF, and CD31 expression in immunodeficient mice (2022)
  • Author(s): Putranti NAR., Rikitake K., Hiraki T., Nakajima K., Abe T., Tsuka Y., Sakata S., Nakatani A., Nikawa H., Tanimoto K.
  • Journal Title: Cells Volume: 11(12) Issue: 12 Pages: 1914-1914
  • DOI: 10.3390/cells11121914
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Effect of CD146+ SHED on bone regeneration in a mouse calvaria defect model (2021)
  • Author(s): Rikitake K., Kunimatsu R., Yoshimi Y., Nakajima K., Hiraki T., Putranti NA., Tsuka Y., Abe T., Ando K., Hayashi Y., Nikawa H., Tanimoto K
  • Journal Title: Oral Dis Volume: - Issue: 2 Pages: 725-734
  • DOI: 10.1111/odi.14020
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] CD146 陽性乳歯歯髄由来間葉系幹細胞を用いた骨再生治療への応用 (2022)
  • Author(s): 力武航大, 國松亮, 吉見友希, 中島健吾, 平木智香, Putranti NAR., 柄優至, 阿部崇晴, 安藤和代, 谷本幸太郎
  • Organizer: 第46回日本口蓋裂学会総会・学術集会
• [Presentation] 歯髄由来間葉系幹細胞のエクソソームが骨髄由来間葉系幹細胞に及ぼす影響 (2022)
  • Author(s): 阿部崇晴, 國松亮, 伊藤翔太, 坂田修三, 力武航大, Putranti NAR., 柴田梨央, 谷本幸太郎
  • Organizer: 第61回広島県歯科医学会・第106回広島大学歯学会例会
• [Presentation] 乳歯歯髄由来間葉系幹細胞および炭酸アパタイト担体を併用した骨再生治療への応用 (2022)
  • Author(s): Putranti NAR., 國松亮, 力武航大, 平木智香, 吉見友希, 中島健吾, 柄優至, 阿部崇晴, 坂田修三, 中谷文香, 二川浩樹, 谷本幸太郎
  • Organizer: 第81回日本矯正歯科学会学術大会＆第9回日韓ジョイントシンポジウム
• [Presentation] 乳歯歯髄由来間葉系幹細胞および炭酸アパタイト担体を併用した骨再生治療への応用 (2022)
  • Author(s): Putranti NAR., 國松亮, 力武航大, 平木智香, 吉見友希, 中島健吾, 柄優至, 阿部崇晴, 坂田修三, 中谷文香, 二川浩樹, 谷本幸太郎
  • Organizer: 第61回広島県歯科医学会・第106回広島大学歯学会例会
• [Presentation] Stem cell-based therapy for patients with cleft lip and palate (2021)
  • Author(s): Takaharu Abe
  • Organizer: The 6th Join Scientific Meeting in Dentistry
  • Invited