2017 Fiscal Year Research-status Report
バイオミネラリゼーション法による歯周組織再生用ナノ材料の創製と応用
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16K11822
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
宮治 裕史 北海道大学, 大学病院, 講師 (50372256)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 佐織 北海道大学, 大学病院, 講師 (90344522)
加藤 昭人 北海道大学, 歯学研究院, 助教 (40507571)
中塚 愛 北海道大学, 大学病院, 助教 (00547648)
西田 絵利香 北海道大学, 大学病院, 医員 (50779882)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | スキャフォールド（足場材） / バイオミメティック法 / リン酸カルシウム / アパタイト / リアルタイムPCR / 骨芽細胞分化マーカー / 骨形成 / ラット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
再生医療において高機能な足場材（スキャフォールド）の新規開発が求められている．本研究では改良バイオミネラリゼーション法を用いてナノ構造化アパタイトを表面に析出させたコラーゲンスキャフォールドを創製した．昨年度に引き続き，アパタイトスキャフォールドの特性評価を行った．
コラーゲンスキャフォールド（テルダーミス，6×6×3 mm）をCaおよびP溶液で処理してCaPプレコートを行った．その後CaP過飽和溶液中に2日間浸漬し，アパタイトを析出させ洗浄乾燥してアパタイトスキャフォールドとした．コントロールには未処理のコラーゲンスキャフォールドを用いた．まずアパタイトスキャフォールドの吸水性試験，コラゲナーゼ耐性試験を行った．その結果，アパタイトスキャフォールドはコントロールに比較して吸水性が上昇し，コラゲナーゼ分解性が低下した．またアルブミン，リゾチームを用いたタンパク吸着テストを行った結果，コントロールと吸着量に差は認めなかった．次にウイスターラット頭蓋骨上への埋植試験を行った．頭蓋骨を露出させ4×4mmの大きさでデコルチケーションを行った後，スキャフォールドを埋植し，35日後に組織標本を作製した．その結果，アパタイトスキャフォールドは強く骨増生を引き起こし，新生骨量の計測の結果コントロールに比較して約5倍の骨量を示した．また未処理のスキャフォールドは5週目でも多く残存していたのに対し，アパタイトスキャフォールドの残留はほとんど認めなかった．次に骨芽細胞分化マーカー発現を検索するために，10T1/2細胞をスキャフォールドに播種して14日間培養後，リアルタイムRT-PCRを行い，Runx2とBSPの発現を検索した．その結果アパタイトスキャフォールドではこれらのマーカーの発現が高かった．
以上よりアパタイトスキャフォールドは骨芽細胞への分化誘導を促進して骨増生を促進させたことが示唆された．
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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
平成29年度の計画では，スキャフォールドの最適化とcharacterizationの継続，ラット頭蓋骨欠損モデルを用いて骨再生効果を評価すること，またビーグル犬を用いた前臨床評価を開始することであった．また昨年度の結果からアパタイトスキャフォールドの骨芽細胞分化促進効果があることが推論され，これを実証することを目的に追加した．さらに生理活性物質内包タイプのスキャフォールドの創製と効果の実証を行うこととした．
平成29年度はスキャフォールドの最適化と特性評価は順調に進行終了し，ラットにおける骨増生効果も確認することができた．これらに関しては最終のデータをまとめているところである．また，ビーグル犬に対する前臨床試験において，すでに一部動物への施術は終了しており，来年度に施術数の追加と組織学的評価を継続する予定になっている．骨芽細胞分化に関してはリアルタイムPCRを行い，分化マーカーの発現を確認した．現在再現性を評価している．また線維芽細胞増殖因子（FGF2)内包型スキャフォールドを試作し，ラット頭蓋へ移植する予備検討を進めている．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度は概ね計画通り推進する予定である．ビーグル犬の前臨床試験においてアパタイトスキャフォールドの歯周病モデルへの埋植のと組織学的評価の継続を行う．歯周組織の再生状態を確認し，再生量が少ない場合は埋入量の変更などを行う予定である．また，スキャフォールドの条件を再設定して試験を継続する．また，FGF2内包型スキャフォールドのcharacterizationを行うとともに，ラット頭蓋移植実験を加速させ，最適な内包条件を決定する．
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| Causes of Carryover |
一部の動物実験用の試薬の購入が遅れたため次年度使用額が生じたが，動物実験の評価は平成29年度から平成30年度にかけて継続中であり，平成30年度にすみやかに試薬購入を行う予定である．
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[Journal Article] Dose effects of beta-tricalcium phosphate nanoparticles on biocompatibility and bone conductive ability of three-dimensional collagen scaffolds.2017
Author(s)
S Murakami, H Miyaji, E Nishida, K Kawamoto, S Miyata, H Takita, T Akasaka, B Fugetsu, T Iwanaga, H Hongo, N Amizuka, T Sugaya, M Kawanami.
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Journal Title
Dent Mater J
Volume: 36
Pages: 573-583
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Bone induction by α-tricalcium phosphate microparticle emulsion containing simvastatin.2017
Author(s)
A Tateyama, A Kato, H Miyaji, E Nishida, Y Iwasaki, S Fujii, K Kawamoto, K Shitomi, T Furihata, K Mayumi, T Sugaya.
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Journal Title
Nano Biomed
Volume: 9
Pages: 69-76
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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