骨芽細胞の3次元マトリックス培養による骨形成

Research Project

Project/Area Number	63570864
Research Category	Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	Functional basic dentistry
Research Institution	Hokkaido University
Principal Investigator	水野守道北海道大学, 歯学部, 助手 (10125354)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	久保木芳徳北海道大学, 歯学部, 教授 (00014001)
Project Period (FY)	1988
Project Status	Completed (Fiscal Year 1988)
Budget Amount *help	¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000) Fiscal Year 1988: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
Keywords	骨芽細胞 / コラーゲンゲル / 3次元培養 / β-グリセロリン酸 / アルカリフォスファターゼ
Research Abstract	細胞の機能発現には、細胞周囲の環境、すなわち細胞間マトリックスが大きな影響を与えている。特に骨芽細胞は石灰化を起こす時、豊富なコラーゲン基質の存在が不可欠である。骨芽細胞の主要合成タンパク質はコラーゲンであり、コラーゲン基質に細胞が取り囲まれた時石灰化が始まることから、細胞をコラーゲンマトリックス中で培養することが、細胞にとって快適な環境を与えると期待された。まず骨芽細胞をコラーゲンゲル上で培養すると、ゲル上では細胞は分裂、増殖し、多層化すると同時に一部細胞はゲル内へ侵入していった。ゲル内へ侵入した細胞はコラーゲン線維と同じ配向を示し、電子顕微鏡で観察するとコラーゲンマトリックス内にはハイドロキシアパタイトの針状結晶が認められ、初期石灰化像を示していた。次に骨芽細胞を3次元的に配列することを目的とし、ゲル内での培養を試みた。ゲル内での細胞は分裂、増殖を繰り返したが、細胞の形態は線維芽細胞様であった。ゲル内での細胞はコラーゲン線維と平行して配列しており、細胞間にはハイドロキシアパタイトの沈着がみられ、それはβ-グリセロリン酸の添加により著明に増加した。それは骨組織と類似した構造を示したので、次いで骨から抽出したマトリックスタンパク質をコラーゲンゲルに加え培養を行なった。骨マトリックスタンパク質として、牛骨より4Mグアニジン塩酸塩で抽出される画分を用いた。その結果骨芽細胞の指標と考えられているアルカリフォスファターゼ活性が著明に増加した。このことは骨芽細胞の分化が促進されたことを示している。以上から骨芽細胞をコラーゲンゲル内で3次元的に配列すると、骨と類似した組織が形成され、骨抽出画分を含むコラーゲンゲル内では骨芽細胞の分化が促進されることが明らかとなった。