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Development of a novel periodontal tissue regeneration therapy using mesenchymal stem cell clumps generated with chondro-inductive medium

Research Project

Project/Area Number 21K21066
Research Category

Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section 0907:Oral science and related fields
Research InstitutionHiroshima University

Principal Investigator

Horikoshi Susumu  広島大学, 病院(歯), 助教 (90911587)

Project Period (FY) 2021-08-30 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
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)
Keywords間葉系幹細胞 / 軟骨細胞 / 軟骨内骨化 / 骨再生 / 軟骨分化
Outline of Research at the Start

現在の歯科医療において、歯周病によって生じた重篤な骨欠損を再生することは非常に困難である。そのため、進行した歯周病にも適応可能な新規歯周組織再生療法の開発が必要であると考える。
本研究では将来臨床応用することを想定して、ヒトの体内に存在し、また様々な組織に分化可能な細胞(間葉系幹細胞)と、動物由来成分を含まない培地のみを用いて移植体を作製することで、人体への安全性を考慮した。
本研究では、間葉系幹細胞と細胞自身が産生したコラーゲン等によって構成された細胞集塊が、軟骨誘導を施すことによって、大規模な骨欠損に対する組織再生能を発揮することを示し、また安定した細胞治療法を確立することを目的とする。

Outline of Final Research Achievements

The ultimate goal of this study is to develop a new treatment to regenerate bone lost due to periodontal disease. To achieve this goal, we devised clumps of
mesenchymal stem cells/extracellular matrix complexes(C-MSCs) and conducted transplantation experiments.
The results showed that transplantation of chondro-inductive C-MSCs into a severe bone defect model had sufficient bone regenerative potential via ossification of the donor cells and activation of the surrounding host cells. In this reserch, we also established a grafting method that allows C-MSCs grafting to three-dimensional bone defect by using a biological tissue adhesive.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究によって、軟骨誘導を施した間葉系幹細胞が軟骨内骨化を介して大規模骨欠損の再生に有効であることが明らかとなった。軟骨細胞は低栄養・低酸素環境下でも細胞活性を持つという特徴を持つため、現在の治療では再生困難な血管栄養の乏しいと考えられる重篤な骨欠損においても再生効果を期待できる。またこの成果は、本来目標としている歯周組織の再生だけでなく、医科領域で見られる外傷や炎症による骨欠損に対しても有効な再生治療法の開発の一助になると考える。
さらに、本研究で用いた細胞移植法には異種動物由来成分が含まれないため、臨床応用する上でリスクの少ない治療法を提供できるといえる。

Report

(3 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2022 2021

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (2 results)

  • [Journal Article] Clumps of mesenchymal stem cells/extracellular matrix complexes directly reconstruct the functional periodontal tissue in a rat periodontal defect model2022

    • Author(s)
      Sone Hisakatsu、Kajiya Mikihito、Takeda Katsuhiro、Sasaki Shinya、Horikoshi Susumu、Motoike Souta、Morimoto Shin、Yoshii Hiroki、Yoshino Mai、Iwata Tomoyuki、Ouhara Kazuhisa、Matsuda Shinji、Mizuno Noriyoshi
    • Journal Title

      Journal of Tissue Engineering and Regenerative Medicine

      Volume: 16 Issue: 10 Pages: 945-955

    • DOI

      10.1002/term.3343

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Xenotransplantation of cryopreserved human clumps of mesenchymal stem cells/extracellular matrix complexes pretreated with IFN-γ induces rat calvarial bone regeneration2022

    • Author(s)
      Ogawa Tomoya、Kajiya Mikihito、Horikoshi Susumu、Yoshii Hiroki、Yoshino Mai、Motoike Souta、Morimoto Shin、Sone Hisakatsu、Iwata Tomoyuki、Ouhara Kazuhisa、Matsuda Shinji、Mizuno Noriyoshi
    • Journal Title

      Regenerative Therapy

      Volume: 20 Pages: 117-125

    • DOI

      10.1016/j.reth.2022.04.003

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Clumps of Mesenchymal Stem Cells/Extracellular Matrix Complexes Generated with Xeno-Free Chondro-Inductive Medium Induce Bone Regeneration via Endochondral Ossification2021

    • Author(s)
      Horikoshi Susumu、Kajiya Mikihito、Motoike Souta、Yoshino Mai、Morimoto Shin、Yoshii Hiroki、Ogawa Tomoya、Sone Hisakatsu、Iwata Tomoyuki、Ouhara Kazuhisa、Matsuda Shinji、Mizuno Noriyoshi、Kurihara Hidemi
    • Journal Title

      Biomedicines

      Volume: 9 Issue: 10 Pages: 1408-1408

    • DOI

      10.3390/biomedicines9101408

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] INF-γ前処理された間葉系幹細胞集塊Clumps of MSCs/ECM complexesは凍結保存後も免疫制御能・骨再生能を維持する2021

    • Author(s)
      小川智也、加治屋幹人、堀越励、曽根久勝、吉井寛毅、森本慎、吉野舞、佐々木慎也、松田真司、岩田倫幸、應原一久、水野智仁
    • Organizer
      第60回広島県歯科医学会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 間葉系幹細胞集塊Clumps of MSCs/ECM complexesによる歯周組織再生のメカニズム解析2021

    • Author(s)
      曽根久勝、加治屋幹人、佐々木慎也、堀越励、小川智也、吉井寛毅、森本慎、吉野舞、松田真司、岩田倫幸、應原一久、水野智仁
    • Organizer
      第60回広島県歯科医学会
    • Related Report
      2021 Research-status Report

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Published: 2021-10-22   Modified: 2024-01-30  

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