2016 Fiscal Year Research-status Report
直接分化転換によるヒト成人皮膚・口腔粘膜細胞からの再生歯誘導の試み
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15K15722
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
池田 正明 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 准教授 (20193211)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 再生歯 / 上皮細胞 / 間葉細胞 / 分化転換 / エナメル細胞 / 象牙芽細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
胎生期のマウス歯胚から上皮組織と間葉組織を取り出して三次元培養し、マウスの体内に移植すると機能的な再生歯が形成されることが報告されている。しかしながら、実際にヒト歯牙の再生を目指すためには、成体において歯胚を形成する元となる細胞の供給源を見つけることが重要である。皮膚・口腔粘膜から採取できる上皮細胞と間葉細胞を、それぞれエナメル芽細胞と象牙芽細胞に転換することができれば、新しい歯の再生療法の開発に繋がると考えられる。
そこで本年度は、再生歯の形成に必要な上皮系細胞と間葉系細胞のうち、まず間葉系細胞に焦点を当てて検討した。ヒト真皮由来繊維芽細胞を用い、種々の小分子化合物・増殖因子を培養液に添加することにより、多分化能のある幹細胞を誘導できる小分子化合物・増殖因子のスクリーニングをおこなった。その結果、ヒト繊維芽細胞をin vitroで骨・脂肪細胞へ分化転換させる方法を見出した。その後の研究で、さらに軟骨細胞への分化させる可能性のある条件を見出し、現在、詳細に検討をおこなっている。次に得られた多分化能のある細胞を増やす条件を確立するために、骨髄由来の間葉系幹細胞を用いて、長期継代培養法の検討をおこなった。その結果、多分化能を持った間葉系幹細胞を長期間で継代培養することに成功した。さらに長期間培養後も細胞は骨・軟骨・脂肪細胞への分化能を保っていることを確認した。
多能性をもつ成体幹細胞は、骨・軟骨の再生医療において有望な細胞の供給源である考えられているが、大量に増やすことが難しく、また高齢者からは充分な量を確保できない等の問題があり、臨床応用を進める上での大きな障害になっている。したがって、本研究で開発された間葉系幹細胞の長期継代培養法は、将来の硬組織再生療法の発展に寄与すると考えられる。今回見出した間葉系幹細胞の長期継代培養法について、特許申請を予定している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
発生段階において、象牙芽細胞は間葉系の細胞から分化する。本年度は再生歯の形成に必要な上皮系細胞と間葉系細胞のうち、間葉系細胞に焦点を当てて検討した。その結果、ヒト真皮由来繊維芽細胞を骨・脂肪細胞への多分化能をもつ細胞に転換する方法を見出した。軟骨細胞への分化能については、現在検討中である。さらに、間葉系幹細胞を長期間培養する方法についても検討をおこない、その結果、多能性を維持したまま間葉系幹細胞を長期間培養する方法を開発した。
得られた細胞の象牙芽細胞に分化する能力については来年度以降の検討課題であり、また、上皮系細胞の分化転換については研究が遅れている。しかしながら、本研究の目的のうち、間葉由来の細胞に関しては、大きな進展が得られたと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、以下の二点に焦点を当てて研究を遂行する。（１）今年度の解析で得られた多分化能をもつ間葉系幹細胞について、象牙芽細胞に分化する能力を検討する。（２）再生歯の形成に必要な上皮系細胞について、分化転換条件の検討をする。
発生段階において象牙芽細胞は、将来エナメル芽細胞に分化する上皮系細胞から誘導を受けて分化する。一方、エナメル芽細胞も間葉系の細胞からの誘導を受けて分化することが知られている。この様にエナメル芽細胞と象牙芽細胞はお互いに相互作用（上皮間葉相互作用）しながら分化することから、エナメル芽細胞と象牙芽細胞への分化誘導には両者を共存させた培養が必要であると考えられる。そこでこれまでの研究で得られている多分化能をもつ間葉系幹細胞とヒト正常皮膚組織由来ケラチノサイトを種々の増殖因子・小分子化合物の存在下で共に培養した後、エナメル芽細胞および象牙芽細胞特異的なマーカー遺伝子の発現誘導をRT-PCR法で検討する予定である。
上記の方法で分化転換するために必要な小分子化合物・増殖因子を絞り込んだ後、得られた上皮細胞と間葉細胞を組み合わせ、三次元培養をおこなう。さらに三次元培養細胞を免疫不全マウスの体内に移植することにより自己組織化を促し、エナメル芽細胞および象牙芽細胞へ分化と再生歯形成を誘導することを目指す。
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| Causes of Carryover |
ヒト正常皮膚組織由来ケラチノサイトをエナメル芽細胞に分化転換させるための実験と三次元培養細胞を免疫不全マウスの体内に移植する実験をおこなうための予算であったが、次年度におこなうことにしたため、次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
エナメル芽細胞に分化転換させるために用いる初代培養細胞（ヒト正常皮膚組織由来ケラチノサイト）と試薬の購入、および細胞移植実験のための動物購入費および動物管理飼育費に使用する予定である
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