New development of cellular regeneration therapy in jaw bone using stem cells derived from adipocytes jaw bone

Research Project

Project/Area Number	23K16058
Research Category	Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Basic Section 57040:Regenerative dentistry and dental engineering-related
Research Institution	Fukuoka Dental College
Principal Investigator	藤崎誠一福岡歯科大学, 口腔歯学部, 助教 (70910272)
Project Period (FY)	2023-04-01 – 2026-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000) Fiscal Year 2025: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000) Fiscal Year 2024: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000) Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Keywords	脂肪組織由来幹細胞 / 脱分化脂肪細胞 / 自己血由来フィブリンゲル / インプラント周囲骨 / DFAT細胞 / フイブリンゲル / オッセオインテグレーション / インプラント治療
Outline of Research at the Start	DFAT細胞は脂肪組織からの採取方法に優れており、間葉系幹細胞様の特徴を持つ細胞であり将来的な臨床応用が期待されている。このDFAT細胞を現在臨床的に応用が開始され初めている脂肪組織由来幹細胞(ASCs)と比較したところ、この細胞の骨分化・形成能を有意に高いことを明らかにした。さらに、このDFAT細胞を加齢や骨粗鬆症を持つ下顎骨欠損モデルに移植したところ、ASCs移植に関して有意に新生骨形成が促進されたことを報告した。現在は、より臨床的な応用を目指し、顎骨へインプラント体とDFAT細胞を含めた間葉系幹細胞の細胞骨再生療法の先行実験を継続中である。況から本研究課題が継続的に遂行可能と考える
Outline of Annual Research Achievements	【目的】健全な顎骨の骨再生とその後のリモデリングが不可欠であるにも関わらず、高齢者や骨代謝疾患患者ではこの不全を伴う場合が多くある。近年、間葉系の幹細胞(MSC)を用いた細胞再生療法が, 膝関節再建をはじめ臨床適用され始めている。しかし、この細胞の性質上いくつかの問題点が未だ残されており、改良の必要性が指摘されている。脂肪組織由来の幹細胞(ASCs)は臨床上細胞療法で使用される場合があるが，脱分化脂肪(DFAT)細胞を用いた細胞移植による下顎骨再建に対する有用性は明確でない．本研究は， DFAT細胞を用いて下顎骨再建とインプラント周囲骨の比較，特にリモデリング不全を伴う高齢者を対象とした骨再生の有用性を評価することを目的とした．【方法】ラットの血液を採集して、血液凝固剤を入れずにプラスチック製遠心管を使用して遠心分離により自己血液フィブリン粘着ゲル(AFG)を作成した。これをコラーゲンゲルに浸潤させた。その後、30週齢SDラット上顎左側臼歯近心部にTi製インプラント体を以下の3群に分けて埋入した。1) Ti製インプラント体のみ2)インプラント体+ 脂肪組織由来幹細胞(ASCs&DFAT細胞) 3)インプラント体+脂肪組織由来幹細胞+AFG 　これらのラットを2,4,8,及び12週においてマイクロCT撮影して新生骨形成率の比較、研磨標本を作製し,切片をHE染色した。【結果】上顎左側臼歯近心部Ti製インプラント体の埋入時に脱分化脂肪(DFAT)細胞や脂肪細胞由来幹細胞(ASC)の同時に埋入した場合、12週後においては共に確実なオッセオインテグレーションの獲得には至らなかった。しかしながら、DFAT細胞では，炎症細胞浸潤が減少していると示唆された。さらに、これらの幹細胞とともにAFG(自己血フィブリン粘着ゲル)を同時に埋入することにより、新生骨の形成が促進される傾向を示した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 本年度は、計画予定の動物実験を行った。これらの動物を用いて、マイクロCTや研磨標本の解析をおこなった。作業仮説と少し異なるが、細胞顎骨再生療法において、自己血由来のフィブリンゲルの併用は幹細胞単独埋入よりも有意に新生骨の形成が誘導できた。
Strategy for Future Research Activity	動物実験の結果をさらに詳細に解析をする。また、in vitroにて脂肪組織由来の幹細胞を細胞培養し、AFGの骨形成関連分子の変化やカルシウム沈着効果について解析する予定である。