2004 Fiscal Year Annual Research Report
微小重力環境を利用した間葉系幹細胞培養と軟骨再生医療への応用
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15500363
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
弓削 類 広島大学, 大学院・保健学研究科, 教授 (20263676)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
菅野 雅元 広島大学, 大学院・医歯薬学総合研究科, 教授 (40161393)
片岡 勝子 広島大学, 大学院・医歯薬学総合研究科, 教授 (30034002)
浦邉 幸夫 広島大学, 大学院・保健学研究科, 教授 (40160337)
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| Keywords | 間葉系幹細胞 / 軟骨分化誘導 / 模擬微小重力 / 細胞増殖 / 細胞分化 / MAPK-カスケード / 高密度培養 / テロメア |
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| Research Abstract |
本研究の目的は,模擬微小重力環境が,ヒト間葉系幹細胞の軟骨分化にいかなる影響を及ぼしているかを分化誘導因子とその細胞内シグナル分子の挙動で明らかにすることにある.
本年度は,ヒト間葉系幹細胞を培養し,重力分散型模擬微小重力発生装置(3D-クリノスタット)を使って重力分散による間葉系幹細胞の細胞増殖,分化を解析し,軟骨欠損モデル動物に細胞移植を行った.それにより以下の知見を得た.
1)3D-クリノスタットで細胞を培養すると形態学的,分化調整因子から間葉系幹細胞の細胞増殖が飛躍的に高まり(7日で1×10^9個/mlまで増殖),軟骨への分化が抑制された.
2)FACSのフローサイトメトリーでは,培養2週後までの幹細胞の挙動を検索すると表面抗原の発現(CD14-,34-,45-,29+,44+)から間葉系幹細胞の表面マーカーの発現を維持していた.
3)細胞内シグナル伝達に関わるMAPK・ファミリー(MAPK/ERK, p38,SAPK/JNK)のリン酸化活性をみると細胞増殖に関係するMAPK/ERKの活性が上がり,細胞分化とストレス応答に関係するといわれるp38のみ特異的に活性が低下した.
4)テロメア長をみるとテロメアの活性は3D-クリノスタットで経時的な変化はなかったが,1Gの対照群では,テロメア長が経時的に短くなった.テロメアーゼの活性には両群共に変化がなかった.
5)軟骨欠損モデル動物に細胞移植を行った結果,3D-クリノスタットでは,80%の生着率で正常関節軟骨を形成したが,対照群では,14%の生着率で関節軟骨様組織を形成した.
以上から模擬微小重力環境では,幹細胞が未分化高密度培養でき,マウスの軟骨欠損モデルに細胞移植すると高い生着率で軟骨を形成したことから本技術の再生医療への利用可能性が高まった.
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