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Development of a novel periodontal tissue regeneration therapy using mesenchymal stem cell clumps induced endochondral ossification ex vivo.

Research Project

Project/Area Number 22K17060
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 57030:Conservative dentistry-related
Research InstitutionHiroshima University

Principal Investigator

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

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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の再生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で、かつ患者への負担を考慮して短期間で治癒可能な、新規歯周組織再生療法の確立が期待される。
本研究では、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)を、動物由来成分を含まない培地のみで培養するため、人体へも安全に応用できる。
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で構成された細胞集塊が、移植前に生体外で軟骨内骨化を誘導することで、大規模な骨欠損に対する迅速な組織再生能を持つことを明らかにし、臨床応用の実現の可能性を示すことを目的とする。

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this study is to develop a new method that can regenerate bone lost due to periodontal disease in a relatively short period of time. To achieve this goal, we use the clumps of mesenchymal stem cells/extracellular matrix complexes(C-MSCs) and conducted transplantation experiments.
It has already been shown that chondro-inductive C-MSCs are effective in bone regeneration. On the other hand, in this study, C-MSCs with chondrocyte induction followed by bone differentiation induction are transplanted into a bone defect model with the expectation of shortening the regeneration period. The results showed that C-MSCs cultured in two different medium showed higher bone regeneration effect in a shorter period of time through their own bone formation. The study also revealed that the bone derived from the graft and the surrounding bone form an osteocyte network.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究によって、軟骨誘導培地と骨分化誘導培地を用いて作製した間葉系幹細胞集塊(C-MSCs)が軟骨誘導C-MSCsと比較してより短期間で骨再生効果を示すことが明らかとなった。本研究で用いたC-MSCs移植は、既存の治療法では再生困難な骨欠損の再生が期待できる上、骨再生期間の短縮によって、治癒期間の感染リスクの低減およびコスト削減にも貢献できると考える。またこの成果は、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期待できる。
さらに、本研究の細胞移植法では異種動物由来成分を使用しないため、臨床応用にも有利であると考える。

Report

(3 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2023 2022

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 5 results) Presentation (3 results)

  • [Journal Article] A Cartilaginous Construct with Bone Collar Exerts Bone-Regenerative Property Via Rapid Endochondral Ossification2023

    • Author(s)
      Morimoto Shin、Kajiya Mikihito、Yoshii Hiroki、Yoshino Mai、Horikoshi Susumu、Motoike Souta、Iwata Tomoyuki、Ouhara Kazuhisa、Ando Toshinori、Yoshimoto Tetsuya、Shintani Tomoaki、Mizuno Noriyoshi
    • Journal Title

      Stem Cell Reviews and Reports

      Volume: 19 Issue: 6 Pages: 1812-1827

    • DOI

      10.1007/s12015-023-10554-w

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Distinctive Biological Properties between Mesenchymal Stem Cell Spheroids and Clumps of Mesenchymal Stem Cells/Extracellular Matrix Complexes in 3D Culture Systems2023

    • Author(s)
      Yoshino Mai、Kajiya Mikihito、Yoshii Hiroki、Morimoto Shin、Horikoshi Susumu、Tari Misako、Iwata Tomoyuki、Ouhara Kazuhisa、Ando Toshinori、Yoshimoto Tetsuya、Shintani Tomoaki、Mizuno Noriyoshi
    • Journal Title

      Applied Sciences

      Volume: 13 Issue: 23 Pages: 12790-12790

    • DOI

      10.3390/app132312790

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Mechanosignaling YAP/TAZ-TEAD Axis Regulates the Immunomodulatory Properties of Mesenchymal Stem Cells2023

    • Author(s)
      Yoshii Hiroki、Kajiya Mikihito、Yoshino Mai、Morimoto Shin、Horikoshi Susumu、Tari Misako、Motoike Souta、Iwata Tomoyuki、Ouhara Kazuhisa、Ando Toshinori、Yoshimoto Tetsuya、Shintani Tomoaki、Mizuno Noriyoshi
    • Journal Title

      Stem Cell Reviews and Reports

      Volume: 20 Issue: 1 Pages: 347-361

    • DOI

      10.1007/s12015-023-10646-7

    • Related Report
      2023 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 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [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 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] ボーンカラーを持った軟骨原基様構造物は早期に軟骨内骨化を介した骨再生を引き起こす2023

    • Author(s)
      森本 慎,加治屋 幹人,堀越 励,吉井 寛毅,吉野 舞,應原 一久,松田 真司,岩田 倫幸,佐々木 慎也,濱本 結太,田利 美沙子,谷口 友梨,吉本 哲也,水野 智仁
    • Organizer
      第66回秋季日本歯周病学会学術大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 3次元培養間葉系幹細胞集塊を用いた骨髄脂肪組織様in vitroモデルの開発2023

    • Author(s)
      吉野 舞, 加治屋 幹人, 森本 慎, 吉井 寛毅, 吉本 哲也, 堀越 励, 田利 美沙子, 曽根 久勝, 岩田 倫幸, 應原 一久, 松田 真司, 佐々木 慎也, 濱本 結太, 谷口 友梨, 水野 智仁
    • Organizer
      第66回秋季日本歯周病学会学術大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] YAP/TAZメカノシグナルは間葉系幹細胞の細胞保護因子産生能を制御する2023

    • Author(s)
      吉井 寛毅, 加治屋 幹人, 森本 慎, 吉野 舞, 堀越 励, 田利 美沙子, 谷口 友梨, 松田 真司, 佐々木 慎也, 濱本 結太, 岩田 倫幸, 應原 一久, 吉本 哲也, 水野 智仁
    • Organizer
      第66回秋季日本歯周病学会学術大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report

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Published: 2022-04-19   Modified: 2025-01-30  

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