Development of new biodegradable Mg device shape and surface treatment technology based on RNA sequencing
| Project/Area Number |
21K21031
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
0907:Oral science and related fields
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
柳沢 佑太 東北大学, 大学病院, 助教 (40899738)
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| Project Period (FY) |
2021-08-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 骨代謝 / マグネシウム / 次世代RNAシーケンス / インディアンヘッジホッグヘッジホッグ / Integrin α10β1 / 骨形成 / 生分解性デバイス開発 / インプラント / 包括的遺伝子解析 / 新規生分解性デバイス開発 |
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| Outline of Research at the Start |
我々はこれまでマグネシウム(Mg)を主成分とする生分解性骨固定用デバイスの開発を進めてきた。Mgは加水分解によって生体内で分解されるため、デバイス形状や表面処理にMgデバイス特有の処理が必要となる。また既報の研究報告において、Mgデバイスには骨形成能を有する可能性が示唆されているが、実際のところ骨形成を完全にコントロールした報告はない。本研究ではMgデバイス存在下における骨形成系遺伝子の発現を網羅的に調査することにより、マグネシウムと骨形成に対する影響を明らかにするとともに、より生体親和性の高いMgデバイスの開発につなげることを目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
ラット大腿骨にマグネシウム（Mg）またはチタン（Ti）製インゴットを埋入し、コントロールには非手術群（Control）、疑手術群（Sham）を設定した。術後3日および7日で屠殺し、各群の骨代謝遺伝子活性の変化を比較した。実験は各群n=6ずつ（合計n=48）行い、採取した大腿骨はRNAシーケンスを用によるメタゲノム解析を行った。
Mg群では術後3日で有意差をもってⅡ型コラーゲン(COL2A1)を中心に繊維組織系の遺伝子上昇を認め、術後１週間ではⅠ型コラーゲン(COL1A1)の遺伝子も有意に上昇した。またRunx2やALPLなど骨芽細胞活性やTnfsf11など破骨細胞に関連した遺伝子が術後7日で優位に上昇した。有意差は示さなかったが、OCN、Bmp2、M-CSFなど骨代謝で代表的な遺伝子も術後7日のMg群で上昇傾向を示した。
次に得られたメタデータとパスウェイ解析ソフトウェアIPAを用いて、Mgに関連する骨代謝パスウェイを推定した。パスウェイ解析ではインディアンヘッジホッグ（IHH）遺伝子からCOL2A1が活性化する経路が最も多く検出された。さらにMgはIntegrinα10β1を介してCOL2A1遺伝子発現を活性化させていることが確認され、またIntegrinα10β1はその他のコラーゲン関連遺伝子の活性も高めていることが分かった。
これらの結果から、Mgは骨形成初期においてコラーゲン線維の形成を誘導することで骨細胞外マトリックスの形成に関与し、間接的に骨形成細胞の活性も補助していることが示唆された。
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Report
(3 results)
Research Products
(4 results)
