| Project/Area Number |
22K10015
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 57040:Regenerative dentistry and dental engineering-related
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
黒田 真司 北海道大学, 大学病院, 准教授 (50323689)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中田 秀美 東京医科歯科大学, 東京医科歯科大学病院, 助教 (30451967)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | ビスフォスフォネート / 骨芽細胞 / exosome / MC3T3-E1 / 魚ゼラチン |
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| Outline of Research at the Start |
骨粗しょう症治療に使用される骨吸収阻害薬クロドロネートは、単球、マクロファージに対する細胞毒性や破骨細胞のアポトーシスを引き起こすことによって骨吸収を阻害する。
我々は、クロドロネートの少量を局所投与すると、単球増殖および骨芽細胞分化促進をするという新しい効果に関して報告をしてきた。しかしながらそのシグナル伝達経路の全容や機序は不明である。これを解明することが新規骨再生法の開発に役立つ可能性が大きい。
正常なマウス大腿骨骨髄へのクロドロネートリポソームの局所投与によって、骨芽細胞分化に関する機序、骨再生・骨形成に対する効果を調べる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
ビスフォスフォネートは全身投与において破骨細胞、マクロファージ、単球等に直接作用し、その機能を抑制することが知られている一方、ビスフォスフォネートの局所投与が、軟骨芽細胞分化や石灰化促進作用を示すことが報告されている。さらに、マクロファージなどの炎症系細胞が、骨折治癒過程で動員されることが知られている。そこで本研究において、単球およびマクロファージに対して直接的に阻害作用を示すクロドロネート（ビスフォスフォネート第一世代）が、培養骨髄細胞の骨芽細胞分化および生体骨髄細胞への投与による単球増殖およびexosome分泌に関して実験準備をしてきた。それは骨芽細胞分化促進が認めたものの、クロドロネートによる骨芽細胞分化促進（直接的？間接的？）の機序がこれまで明らかではなかったためである。
本研究の事前研究では、破骨細胞、マクロファージ、単球に直接作用するクロドロネートの低濃度（0.1 mg/ml）添加によって、培養骨髄細胞の骨芽細胞分化が誘導され、培地中のエキソソームが増加した。そして、そのエキソソームには未成熟破骨細胞が発現するRANKが含有されていた。さらに、クロドロネートの大腿骨骨髄内への局所投与によって、骨芽細胞分化マーカーであるRunx2、Dlx5、Oct3/4の遺伝子発現およびRANKの遺伝子発現が上昇した。クロドロネートの骨芽細胞への直接作用は明らかでないが、クロドロネートが破骨細胞系を介して骨芽細胞分化を誘導する可能性が示唆された。
本研究の準備として、クロドロネートによる骨芽細胞分化促進作用において単球、破骨細胞、MC3T3-E1細胞（骨芽細胞前駆体）の細胞培養の計画をたてた。またクロドロネート局所投与担体として魚ゼラチン由来メンブレンの開発を行っており、これまでの結果から科学論文を投稿し掲載した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
コロナ禍によって研究に制限が設けられていたため、および研究代表者の所属研究機関が物理的に変更したことによって、予定通りの研究を進めることができていないため。
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| Strategy for Future Research Activity |
クロドロネートリポソームの局所的効果をin vitroおよびin vivoで検証するための担体として、魚ゼラチン由来メンブレンの開発を行っている。今年度はメンブレンの作製をおこない、メンブレン上でMC3T3-E1細胞を培養することによって、MC3T3-E1細胞に対する効果の評価をおこなった。次年度は、このメンブレンにクロドロネートリポソームをソークさせて、メンブレン上でMC3T3-E1細胞と単球との共培養をおこない評価する予定である。
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