| Project/Area Number |
22K17104
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 57050:Prosthodontics-related
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
Okawa Hiroko 東北大学, 歯学研究科, 助教 (00781296)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
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| Keywords | 時計遺伝子 / iPS細胞 |
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| Outline of Research at the Start |
広範囲の顎骨欠損を生じた症例において，補綴装置を支える骨組織を再生する技術の開発が重要な課題となる。iPS細胞から骨オルガノイド（骨組織）を作製し再生治療に用いる技術の確立が期待されているが、オルガノイド作製過程でiPS細胞に与える機械的刺激などの培養条件をさらに検討し、生体に近いオルガノイドを作製する必要がある。
本研究では、オルガノイド形成において機械的刺激が時計遺伝子の発現に及ぼす影響を明らかにすることを目的に研究を進める。
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| Outline of Final Research Achievements |
iPSCs differentiate into a variety of cell types, which are potentially promising for regenerative medicine and drug discovery. Non-adherent floating culture is useful for iPSC embryoid bodies (iPSC-EBs) to fabricate three-dimensional (3D) bone-like tissue constructs, i.e. organoids. Although the clock genes, which govern circadian rhymes, are known to affect osteogenic differentiation of stem cells, effects of adherent/non-adherent condition on circadian rhythm remains unknown. The aim of this study was to investigate the involvement of adherent/non-adherent condition on circadian rhythms during osteogenic differentiation of iPSC-EBs.
This study suggested that the floating culture attenuates circadian rhythms and osteogenic differentiation of iPSC-EBs. This study demonstrated importance of adherent condition to maintain circadian rhythms of iPSC-EBs at the initial stage of osteogenic differentiation, would provide strategies for optimizing iPSC-based bone organoid fabrication.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
2017年にサーカディアンリズムを生み出す時計遺伝子の発見についてノーベル生理学医学賞が授与され、現在非常に注目が集まっている研究領域である。本研究は、バイオエンジニアリングの観点から、骨オルガノイド形成に必要な機械的刺激が時計遺伝子に及ぼす影響を解析することで、オルガイド作製方法の確立を目指す、新しい試みである。本研究成果によって、時計遺伝子の発現リズムを調整する外的環境要因やバイオマテリアルの開発に繋がり，新しい骨再生医療の発展に貢献できると思われる。
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