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 |
Review Section |
0907:Oral science and related fields
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Research Institution | Tohoku University |
Principal Investigator |
柳沢 佑太 東北大学, 大学病院, 医員 (40899738)
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Project Period (FY) |
2021-08-30 – 2024-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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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 / 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 |
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 |
【目的】マグネシウムは人体の生命活動を支える生体必須元素で生体内には約25 gが存在し、その50-60%がリン酸塩として骨組織に存在するとされる。マグネシウムは骨の主成分であるカルシウムと同様に周期表の第2族に属する元素で化学的性質も類似している。そのため骨代謝においても類似的あるいは相補的な作用を有する可能性が考えられているが、具体的な作用についてはいまだ不明な点が多い。われわれは予備実験においてウサギ頭蓋内にマグネシウム製ネイルを埋入し、マグネシウムの分解過程を経時的に観察したところ、マグネシウム表面にカルシウムリン酸塩の腐食層が形成される過程を観察した。これらの結果からマグネシウムは初期の骨形成においてカルシウムの代償的な役割を担っている可能性が考えられた。【方法】ラット大腿骨(n=24)に対して、みぎ大腿骨に直径1.5mm、長さ3mmのチタン(Ti)またはマグネシウム(Mg)金属を埋入し、ひだり大腿骨にShamオペを施行しコントロールとした。術後3日、7日後に両大腿骨を採取、液体窒素で即時冷凍保存し、全検体に対して次世代RNAシーケンス(RNA-Seq)による発現変動遺伝子を調査した。遺伝子解析にはDNB-SEQ (MGI社,、MGISEQ-2000RS)を使用し、得られたRNA-Seqデータは総リード数を100万リードで正規化しCount per million値(CPM)を計測した。骨形成(骨芽細胞分化): BMP2、runx2、骨形成抑制:grem1、twsg1、破骨細胞活性:ctsk、Dc-stamp遺伝子を対象に発現遺伝子量を比較した。【結果】術後3、7日のMg埋入群でBMP2, runx2の発現量の上昇が認められ、grem1、twsg1は術後7日Mg埋入群で上昇傾向を示した。Ti埋入群とShamオペ群では遺伝子発現量に明ら差は認められなかった。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
診療業務との並行でエフォートが低下したため。
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Strategy for Future Research Activity |
5月までに遺伝子統計を行い発現遺伝子の定量評価を行う。結果を確認後、特定の遺伝子に対してはPCRによる追従実験などを検討する。
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Report
(2 results)
Research Products
(3 results)