サイトカイン配合機能性コラーゲン線維膜による歯周組織形成

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06557095
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 久保木 芳徳 北海道大学, 歯学部, 教授 (00014001)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 滝田 裕子 北海道大学, 歯学部, 教務職員 (30125330) ; 藤沢 隆一 北海道大学, 歯学部, 助手 (40190029) ; 水野 守道 北海道大学, 歯学部, 助手 (10125354) ; 川浪 雅光 北海道大学, 歯学部, 助教授 (10133761) ; 加藤 熈 北海道大学, 歯学部, 教授 (60001020)
• Keywords: BMP / 担体 / 線維性コラーゲン膜 / 歯周組織 / セメント質 / 歯根膜 / 再建

Research Abstract

【作業仮説】我々は既に骨形成蛋白質(以下BMP)を、古くから用いられてきた担体である骨の不溶性基質(以下IBM)以外の担体に変えた場合に、BMPによる組織誘導が担体によって軟骨に、或いは骨になることを見出した。この原因は担体が単なる薬剤徐放系ではなく、細胞がその上で分化し増殖するための細胞支持体として働いているためであると洞察し、各種の担体を開発、試験した結果、歯周組織再建には線維性コラーゲン膜(以下FCM)が最適である結論に達した。昨年度は、ネコの歯周組織に水平欠損を作り、ウシ骨から抽出した部分精製BMP(S300BMPと呼ぶ)とFCMの複合体を投与した結果、歯槽骨のみならずセメント質と歯根膜を部分的に再生させることに成功した。
【効率的投与法の追求】一方、皮下埋植における異所性骨形成では、これまでに少なくとも7種類の担体を検討した結果、S300-BMPとの複合で活性を示す担体(例えばコラーゲン・ビーズ)でも、当量のリコンビナントBMP2(rBMP2)を用いた場合には骨形成活性が非常に弱いこと、そしてこれにS300-BMPを活性限界量以下だけ添加投与すると、骨形成量が単独投与の最高60倍にも増大することを見出した。このことはS300-BMPの中にBMP-2に対して強力な相乗効果を示すx成分が存在することを示している。
【相乗効果発見の意義】このX成分を追求した結果、従来報告されているTGF-βとアクチビン以外の成分でることも確認した。これらの結果はBMPの臨床応用に大きな意義をもっている。即ち遺伝子工学で作られた単一のサイトカインの投与は、確かに大量を投与すれば骨が出来るとしても極めて効率の悪い手段であり、生体においては多種類のサイトカインが相互作用している故、少なくとも二つ以上のサイトカインの同時投与が必須であることを明らかにすることが出来た。

Research Products

• [Publications] Kuboki,Y.: "Two distinctive BMP-carriers induce zonal chondrogenesis and membranous ossification,respectively" Connect.Tissue Res.32. 219-226 (1995)
• [Publications] Mizuno,M.: "TGF-beta accelerated the osteogenic differentiation of bone marrow cells induced by collagen matrix." Biochem.Biophys.Res.Commun.211. 1091-1098 (1995)
• [Publications] Fujisawa,R.: "Further characterization of interaction between bone sialoprotein(BSP) and collagen." Calcif Tissue Int. 56. 140-144 (1995)
• [Publications] Takita,H.: "Conformational changes of bovine bone osteonectin induced by interaction with calcium." Calcif Tissue Int. 56. 559-565 (1995)
• [Publications] Hashimoto,Y.: "Effect of BMP on the differentiation of bone marrow stromal cells into osteoblasts in a collagen-gel culture." Jpn.J.Oral Biol.37. 130-143 (1995)
• [Publications] Zhou,H-Y.: "Stimulation by bone sialoprotein of calcification in osteoblast-like MC3T3-E1 cells." Calcif Tissue Int. 56. 403-407 (1995)
• [Publications] Taira,T.: "A new method for in vitro calcification using acrylamide gel and bovine serum." Connect.Tissue Res.33. 185-192 (1995)
• [Publications] Ono,I.: "Bone induction of hydroxyapatite combined with bone morphogenetic protein and covered with periosteum." Plast.Reconstr.Surg.95. 1265-1272 (1995)
• [Publications] Ono,I.: "Efficacy of hydroxyapatite ceramic as a carrier for recombinant human bone morphogenetic protein." J.Craniofacial Surgery. 6. 238-244 (1995)
• [Publications] Satoyoshi,M.: "Extracellular processing of dentin matrix protein in the mineralizing odontoblast culture." Calcif Tissue Int. 57. 230-236 (1995)
• [Publications] 久保木芳徳: "骨形成と細胞外マトリックス." 蛋白質 核酸 酵素. 40. 475-491 (1995)
• [Publications] 小野一郎: "骨誘導タンパク質の担体としてのHigh-Density Polyethylene Implantの効果についての検討." 日形会誌. 15. 91-98 (1995)
• [Publications] Kuboki,Y.: "Separation of Streptococcus mutans MT8148 by hydroxyapatite column chromatography,a new evaluation of bacterial adhesion." Jpn.J.Oral Biol.36. 1-8 (1994)
• [Publications] Kuboki,Y.: "Characteristic changes of reducible collagen cross-links to the hard tissue pattern in turkey tendon upon calcification." J.Hard Tissue Biol.3. 21-28 (1994)
• [Publications] Fujisawa,R.: "In vitro and in vivo association of dentin phosphophoryn with α 1CB6 peptide of type l collagen." Connect.Tissue Res.31. 1-10 (1994)
• [Publications] Fujisawa,R.: "Proteolytic analysis of dentin and bone acidic proteins adsorbed on hydroxyapatite crystals." Bull.Instit.Ocean Monaco. Sp 14. 159-166 (1994)
• [Publications] Iida,S.: "Bone formation in osteoporotic rats,reduced effect of bone morphogenetic protein (BMP) ascribed to the suppressed osteoblast differentiation." Jpn.J.Oral Biol.36. 249-262 (1994)
• [Publications] Hasegawa,T.: "The effect of the extracellular matrix on differentiation of bone marrow stromal cells to osteoblasts." Jpn.J.Oral Biol.36. 383-394 (1994)
• [Publications] Missana,L.: "Comparative histological studies of bone and cartilage formations induced by various BMP-carrier composites." Jpn.J.Oral Biol.36. 9-19 (1994)
• [Publications] Iijima,M.: "In vitro crystal growth of octacalcium phosphate on type I collagen fiber." J.Crystal Growth. 137. 553-560 (1994)
• [Publications] Iijima,M.: "Oriented growth of octacalcium phosphate crystals on type I collagen fibrils under physiological conditions." J.Crystal Growth. 140. 91-99 (1994)
• [Publications] Itoh,H.: "A new porous hydroxyapatite ceramic prepared by cold isostatic pressing and sintering synthesized flaky powder." Dent.Materials J.13. 25-35 (1994)
• [Publications] 久保木芳徳: "人工歯根膜への道" 東京都歯科医師会雑誌. 42. 544-555 (1994)
• [Publications] 伊藤 豊: "歯周治療へのBone morphogenetic protein(BMP)の応用に関する研究 -リコンビナントBMP配合コラーゲン膜による骨形成の観察-" 日歯周誌. 36. 56-66 (1994)
• [Publications] 松本敦至: "Bone morphogenetic protein配合のコラーゲン線維膜による骨誘導に関する病理組織学的研究." 日歯周誌. 36. 149-161 (1994)
• [Publications] 斎藤 彰: "Bone morphogenetic protein(BMP)による水平性骨欠損部の再生療法の研究" 日歯周誌. 36. 810-822 (1994)